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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung variabler, monolithischer
Kanalschachtböden aus Beton.
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STAND DER TECHNIK
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Bei
Abwasserkanälen oder sonstigen Kanalsystemen ist es erforderlich,
die unterirdisch verlegten Kanäle durch Kanalschächte,
beispielsweise für Revisionszwecke, von der Erdoberfläche
aus zugänglich zu machen. Um möglichst wenig derartiger Kanalschächte
vorsehen zu müssen, befinden sich diese häufig
an Kanalverzweigungen bzw. Aus- und Einmündungen von Nebenkanälen
zu Hauptkanälen und dergleichen. Entsprechend müssen
in den Kanalschächten die entsprechenden aufeinander treffenden
Kanäle oder Kanalverzweigungen miteinander verbunden sein.
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Üblicherweise
erfolgt dies in Abwasserkanälen über nach oben
offene und damit leicht zugängliche Gerinne, die in dem
Boden des Kanalschachtes ausgebildet sind. Diese als Gerinne bezeichneten Kanäle
sind im Querschnitt üblicherweise halbrund bzw. U-förmig
und verbinden die in den Seitenwänden des Kanalschachts
vorgesehenen Anschlussöffnungen für die Kanäle.
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Um
einen störungsfreien Fluss, beispielsweise von Abwasser, über
die Gerinne zu ermöglichen, müssen die Gerinne
auch eine entsprechende Neigung von einer Anschlussöffnung
im Schacht zur anderen Anschlussöffnung aufweisen. Darüber
hinaus soll der Schachtboden insgesamt dicht gegenüber dem
zu transportierenden Medium, beispielsweise Abwasser, ausgebildet
sein, um bei hohen anfallenden Mengen, die in den Kanälen
transportiert werden müssen, und einem damit einhergehenden
möglicherweise stattfindenden Überlaufen der Gerinne, ein
Verlust aus dem Kanalsystem vermieden wird. Aus diesem Grund ist
der Boden des Kanalschachts, der auch als Berme bezeichnet wird,
ebenfalls mit einem leichten Gefälle ausgestattet, um ein
Zurückfließen von über das Gerinne austretender
Flüssigkeit in das Gerinne zu ermöglichen.
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Entsprechende
Bodenelemente, die auch als Kanalschachtböden bezeichnet
werden, sind meist topfförmig ausgebildet, und zwar mit
dem eben bezeichneten Bodenelement mit Gerinne und Berme und einer
umgebenden Seitenwand. Derartige Kanalschachtböden sollen
vorzugsweise monolithisch ausgebildet sein, um mögliche
Schwachstellen an den Verbindungsflächen zwischen separat
hergestellten Teilen des Kanalschachtbodens zu vermeiden.
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Derartige
monolithische Kanalschachtböden sind bereits bekannt. Allerdings
ist ihre Herstellung mit Schwierigkeiten verbunden.
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So
werden nach einem Verfahren die monolithisch hergestellten Kanalschachtböden
aus Beton durch aufwändige Handarbeit in der Weise geformt, dass
der formbare Beton so moduliert wird, dass das notwendige Gerinne
und die entsprechende Berme am Bodenelement des Kanalschachtbodens
ausgebildet werden. Dies ist jedoch sehr aufwändig.
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Entsprechend
hat es Bestrebungen gegeben, effizientere Verfahren zu entwickeln.
Hierbei hat man als Lösung den Weg gewählt, dass
anstelle der manuellen Formung des Gerinnes und der Berme auf Gussformteile
zurückgegriffen wird. Da jedoch die Kanalschachtböden
meist individuell gefertigte Einzelstücke sind, die je
nach den Erfordernissen des Kanalsystems unterschiedlichste Gerinne
und Bermen aufweisen, sind jedoch aufwändig gestaltete Gießformstücke
ebenfalls nicht effizient genug.
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Um
dieses Problem zu lösen schlägt die
WO 2004/091877 A1 vor,
die Formkörper aus einfach zuschneidbaren Formstücken
zu bilden, die auf die vorbestimmten Maße des gewünschten
Gerinnes oder Schachtbodens zugeschnitten werden, wobei durch eine
Vielzahl von entsprechend bearbeiteten Formstücken ein
einzelnes Gussformstück ersetzt wird und die gewünschte
Form des Schachtbodens mit Gerinne und Berme nachgebildet wird.
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Zwar
kann damit die Effizienz erhöht werden, jedoch ist durch
die Verwendung der Formstücke die Variabilität
bzgl. der ausbildbaren Gerinneverzweigungen und der Gefälle
für die Gerinne und Berme eingeschränkt. Außerdem
muss immer noch eine Vielzahl von Formstücken vorrätig
gehalten werden.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Es
ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des
Standes der Technik zu beseitigen und ein Verfahren zur Herstellung
variabler, monolithischer Kanalschachtböden aus Beton bereitzustellen,
bei denen einerseits die Variabilität hinsichtlich der
Formgebung und Gestaltung der Kanalschachtböden gegeben
ist und andererseits eine ausreichende Effizienz für eine
sinnvolle industrielle Fertigung gegeben ist. Insbesondere soll
das Verfahren einfach und effektiv durchführbar sein und
Kanalschachtböden hoher Qualität liefern.
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TECHNISCHE LÖSUNG
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen
des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der
abhängigen Ansprüche.
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Gemäß der
Erfindung werden die gegensätzlichen Ziele, nämlich
einerseits die Schaffung möglichst variabler, frei gestaltbarer
Kanalschachtböden mit andererseits geringem Einsatz an
Aufwand und Zeit dadurch gelöst, dass ein verlorener Kern
aus einer formbaren, pastösen Masse gebildet wird, der gehärtet
und/oder getrocknet werden kann, wobei mittels des entsprechend
modulierten Kerns die Ausbildung des Kanalgerinnes und der Berme
in individueller Form ermöglicht wird. Durch die Verwendung
einer formbaren, pastösen Masse, die ausgehärtet und/oder
getrocknet werden kann, kann einerseits die Variabilität,
die bei einer direkten Modulierung des Kanalschachtbodens mit plastifizierbarem
Beton gegeben ist, und andererseits eine Steigerung der Effizienz
erzielt werden, die durch die Beschränkung der Modulierung
auf den verlorenen Kerns gegeben ist.
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Der
verlorene Kern kann nach der Formgebung in eine Gießform
eingesetzt werden und der Kanalschachtboden kann aus fließfähigem
Beton gegossen werden, wobei anschließend nach dem Aushärten
des Betons der verlorene Kern entfernt wird. Statt also direkt in
die Modulierung bzw. Formgebung des plastifizierbaren Betons, wie
im Stand der Technik, einzusteigen, wir der vermeintliche Umweg über einen
verlorenen Kern gewählt, wobei durch die Beschränkung
der Modulierung auf den verlorenen Kern und die Verwendung einer
pastösen, formbaren Masse insgesamt das Verfahren effizienter
gestaltet werden kann.
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Der
Kern kann sowohl im Bezug auf die ausgehärtete als auch
die ungehärtete Masse geformt werden, was weitere Vorteile
hinsichtlich der Effizienz des Verfahrens bringen kann. So muss
nicht wie bei der direkten Modulierung des Gerinnes oder der Berme
mit pastösem Beton die Formgebung des Kerns im ungehärteten
Zustand erfolgen, sondern kann nach einer erfolgten Aushärtung
oder Trocknung des Kernmaterials durchgeführt werden. So
kann beispielsweise ein entsprechender Kern maschinell in einer
bestimmten Grundform, beispielsweise einer zylindrischen Scheibe,
als Grundkörper gefertigt werden, wobei der ausgehärtete
bzw. getrocknete Grundkörper dann in die entsprechende
Form des Kernelements gebracht wird.
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Hierzu
können mechanische Bearbeitungsverfahren wie Bohren, Fräsen,
Sägen, Feilen, Raspeln, Schleifen, Schaben, Meißeln,
Stoßen, Stemmen, usw. verwendet werden.
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Insbesondere
kann die Formgebung im ausgehärteten Zustand dann erfolgen,
wenn die Masse, aus der der Kern gebildet ist, aus einem Material
gebildet ist, der im gehärteten Zustand eine geringere Festigkeit
bzw. Härte oder allgemein mechanische Stabilität
aufweist, als der Beton, aus dem der Kanalschachtboden gebildet
werden soll. Entsprechend lässt sich eine derartige Masse
auch entsprechend leichter im gehärteten Zustand bearbeiten.
Darüber hinaus hat diese Maßnahme den Vorteil,
dass später, beim Herauslösen des Kerns aus dem
gegossenen Kanalschachtboden, eine leichtere Trennung von dem Betonmaterial
des Kanalschachtbodens sowie eine entsprechend leichtere Herauslösung
des Kerns aus dem Kanalschachtboden möglich wird.
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Die
formbare, pastöse Masse, die gehärtet und/oder
getrocknet werden kann, kann auch einen Betonzusatzstoff, beispielsweise
Kalksteinmehl und/oder Steinkohleflugasche umfassen. Insbesondere
kann ein Gemisch aus Beton und Kalksteinmehl und/oder Steinkohleflugasche
zur Ausbildung des Kernelements verwendet werden. Dieses lässt
sich im ausgehärteten Zustand mechanisch bearbeiten und
nach dem Aushärten des Kanalschachtbodens auch entsprechend
aus dem Kanalschachtboden entfernen.
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An
dem Kern können mindestens ein, vorzugsweise entsprechend
mehrere Schachtfutter vorgesehen sein, die zur Ausbildung der Kanalanschlüsse
eingesetzt werden.
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Um
eine leichtere Herauslösung des Kerns aus dem gegossenen
Kanalschachtboden aus Beton zu ermöglichen, kann der Kern
vor dem Gießen des Kanalschachtbodens mit einer Trennschicht
versehen werden, die eine Verbindung des Kernmaterials mit dem gegossenen
Beton verhindert.
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Die
Trennschicht kann aus Schalöl, Folie, flüssigem
Kunststoff und dergleichen gebildet sein oder diese umfassen.
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Als
Gussform können unterschiedlichste Formen eingesetzt werden,
wobei die Formen zwei- oder mehrteilig aus mindestens einer Außenform
und einer Innenform ausgebildet sein können. Allerdings ist
auch eine einteilige Form vorstellbar.
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Nach
dem Gießen des Betons und dem Entfernen der Form kann das
Kernelement als verlorenes Kernelement durch entsprechende mechanische und/oder
pneumatische Bearbeitung aus dem Kanalschachtboden herausgelöst
werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Weitere
Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden
bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
anhand der beigefügten Zeichnungen deutlich. Die Zeichnungen
zeigen hierbei in rein schematischer Weise in:
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1 eine
Seitenansicht eines Grundkörpers zur Herstellung eines
verlorenen Kerns;
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2 eine
Seitenansicht des aus dem Grundkörper der 1 modulierten
Kerns;
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3 eine
um 90° gegenüber der Darstellung der 2 gedrehte
Seitenansicht des modulierten Kerns aus 2 mit angesetzten
Schachtfutter;
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4 eine
Schnittdarstellung durch die Gießform mit eingesetztem
Kern;
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5 eine
Schnittdarstellung durch den gegossene Kanalschachtboden nach der
Entformung aus der Form mit dem verlorenen Kern;
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6 eine
Schnittdarstellung durch den fertig hergestellten Kanalschachtboden
nach Entfernung des Kerns; und in
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7 eine
perspektivische Darstellung des Kanalschachtbodens aus 6.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
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Die 1 zeigt
eine Seitenansicht eines Grundkörpers 1 aus einer
gießfähigen, pastösen Masse, die in einer
entsprechenden Gießform entsprechend geformt und ausgehärtet
werden kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt
es sich bei der gießfähigen, pastösen
Masse, die ausgehärtet und/oder getrocknet werden kann,
um einen mit Kalksteinmehl und/oder Steinkohlefugasche versetzten Beton,
der beispielsweise in einer zylindrischen Form geformt und ausgehärtet
werden kann. Entsprechend zeigt die Seitenansicht der 1 einen
zylindrischen Grundkörper 1, der in der Seitenansicht
als Quader zu sehen ist.
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Aus
dem Grundkörper 1, der in seiner ursprünglichen
Form in strichlinierter Darstellung in 2 dargestellt
ist, wird durch mechanische Bearbeitung, z. B. in Form von Fräsen,
Sägen, Feilen, Raspeln, Schleifen, Bohren, Schaben und
dergleichen, der verlorene Kern 2 moduliert, welcher in
dem gezeigten Ausführungsbeispiel der 2 aus
einer scheibenförmigen, zylinderförmigen Grundplatte 3 und
einer quer über die Scheibe verlaufenden Ausbuchtung 4 besteht.
Die Ausbuchtung 4 stellt die Negativform des Gerinnes des
zu fertigenden Kanalschachtbodens dar, während die Oberfläche 5 der Grundplatte 3 zur
Ausbildung der Berme bzw. der Oberseite des Bodens des Kanalschachtbodens
vorgesehen ist. Entsprechend kann die Oberfläche 5 eine
entsprechende Neigung gegenüber der Unterseite 6 der
Scheibe 3 aufweisen und auch die Oberseite der Ausbuchtung 4 entsprechend
der einzustellenden Neigung des Gerinnes eine entsprechend Form
aufweisen.
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Die 3 zeigt
den verlorenen Kern 2 mit der scheibenförmigen
Grundplatte 3 und der Ausbuchtung 4 in einer um
90° um die Mittelachse gedrehten Darstellung, wobei die
Mittelachse senkrecht zur Grundplatte 3 angeordnet ist,
so dass die Ausbuchtung 4 in ihrer Längserstreckung
zu erkennen ist. An die Enden 7, 8 der Ausbuchtung 4 werden
Kanalschachtfutter 9, 10 angeordnet, die die späteren Anschlüsse
für die an den Kanalschachtboden anzuschließenden
Kanalleitungen bilden und die Durchlässe in der Seitenwand
des späteren Kanalschachtbodens darstellen.
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Die
Kanalschachtfutter 9, 10 können an dem Kern 2 durch
entsprechende Schraubverbindungen oder dergleichen angeordnet werden.
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Der
Kern 2 kann, was in den Figuren der Einfachheit halber
nicht dargestellt ist, zusätzlich an der Seite der Oberfläche 5 und
der Ausbuchtung 4 mit einer Trennschicht versehen werden,
mittels der die spätere Abtrennung von dem zu gießenden
Beton erleichtert wird und zudem eine glatte Oberfläche
des gegossenen Betons ermöglicht wird. Als Trennschichtmittel
kann hierfür Schalwachs, Schalöl, Folie, flüssiger
Kunststoff und dergleichen vorgesehen werden.
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Der
so vorbereitete Kern 2 wird mit den angesetzten Schachtfutter 9, 10 in
eine zylindrische Gießform 11 eingesetzt, die
aus einer Außenform 12 und einer Innenform 13 besteht.
Die Innenform 13 ist becher- oder topfförmig mit
einer zylindrischen Seitenwand 15 und einem Deckelelement 16 ausgebildet.
Die zylindrische Seitenwand 15 und das Deckelelement 16 können
einstückig oder als separate Teile ausgebildet sein. Insbesondere
kann die zylindrische Seitenwand 15 als Rohrstück
ausgebildet sein, auf welchem das Deckelelement 16 aufgesetzt
ist, um die Innenform 13 nach dem Gießen leichter
entfernen zu können. Die Innenform 13 und die
Außenform 12 sind auf einem flachen Boden 14 oder
einem Formunterteil aufgesetzt, welches im Bereich der zu gießenden
Seitenwand des Kanalschachtbodens eine Kontur aufweisen kann, um
beispielsweise ein formschlüssiges Ineinandergreifen nachfolgend
aufzusetzender Schachtteile zu ermöglichen.
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Auf
dem Deckelelement 16 der Innenform 13 ist das
vorbereitete Kernelement 2 so aufgesetzt, dass die scheibenförmige
Grundplatte 3 mit ihrer Unterseite 6 auf der Oberseite
des Deckelelements 16 zum Liegen kommt und die Ausbuchtung 4 des
Kernelements 2 nach oben ragt. Die Schachtfutter 9, 10
liegen
an der Innenwand der Außenform 12 an.
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Zwischen
der Innenform 13 und der Außenform 12 ergibt
sich ein zylindrischer Hohlraum 18, der die Seitenwand
des Kanalschachtbodens definiert, sowie eine Aussparung zwischen
dem Kernelement 2 und dem oberen Rand der Außenform 12,
welche den Raum für den zu gießenden Boden des
Kanalschachtbodens bildet.
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In
die Ausnehmung 17 wird flüssiger Beton eingefüllt,
der so hergerichtet ist, dass er fließfähig ist und
in den zylindrischen Hohlraum 18 zwischen Innenform 13 und
Außenform 12 einfließen kann. Der Beton
wird so weit eingefüllt, dass die Ausnehmung 17 vollständig
oder teilweise mit Beton gefüllt ist.
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Nach
dem Aushärten des Betons wird das Gussstück um
eine horizontale Achse um 180° gedreht, so dass der beim
Gießen nach oben ragende Boden entsprechend der Ausnehmung 17 unten
zum Liegen kommt. Die Gießform 11 mit der Außenform 12 und
der Innenform 13 werden dann entfernt, so dass der gegossene
Kanalschachtboden 20 freigegeben wird. Dies ist in der 5 dargestellt.
Dort ist der Kanalschachtboden 20 mit der zylindrischen
Seitenwand 21 und dem Bodenelement 22 gezeigt.
Allerdings befindet sich in dem Kanalschachtboden noch das Kernelement 2.
Dieses wird durch mechanische Bearbeitung, wie z. B. Meißeln,
Sägen, Fräsen und dergleichen, entfernt. Dabei
hilft, dass das Kernelement im ausgehärteten Zustand eine
geringere Festigkeit bzw. Härte oder allgemein mechanische
Stabilität aufweist, als der gegossene Beton des Kanalschachtbodens 20.
Aufgrund der darüber hinaus vorgesehenen Trennschicht auf
dem Kernelement 2 kann eine Loslösung von dem
gegossenen Beton in einfacher Weise erzielt werden, wobei eine glatte
Oberfläche des Betons sichergestellt ist.
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Nach
dem Heraustrennen des Kernelements 2 ist der Kanalschachtboden 20 fertig
gestellt, wobei in dem Boden 22 des Kanalschachtbodens 20 ein Gerinne 25 ausgebildet
ist, welches die jeweils erforderliche Anzahl an Öffnungen,
gleich den bei 23, 24 dargestellten, in der zylindrischen
Seitenwand 21 verbindet. Die Oberseite 26 des
Kanalschachtbodens 22 (Berme) ist entsprechend der Kontur
und Formgebung der Oberfläche 5 des Kernelements 2 (siehe 2)
ausgebildet. Der gesamte Kanalschachtboden ist monolithisch aus
einem Gussstück gefertigt, ohne eine aufwändige,
vollständige manuelle Formgebung des Kanalschachtbodens
aus Beton vornehmen zu müssen oder eine Vielzahl von vordefinierten
einzelnen Gießkernen bereitstellen zu müssen.
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Die 7 zeigt
den fertig gestellten Kanalschachtboden in einer perspektivischen
Darstellung seitlich von oben mit Blick in das Innere des Kanalschachtbodens 20.
Die Berme 26 ist von der zylindrischen Seitenwand 21 umgeben
und diagonal durch den Kanalschachtboden verläuft das Gerinne 25 je nach
Erfordernis.
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Obwohl
im dargestellten Ausführungsbeispiel lediglich ein lineares
Gerinne entlang einer mittigen Diagonale gezeigt ist, können
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorwiegend
komplizierte Gerinnestrukturen mit Kreuzungen, Abzweigungen und
dergleichen in beliebiger Form in einfacher Weise realisiert werden.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung anhand des dargestellten Ausführungsbeispiels
detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann
selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf dieses
Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern dass
vielmehr Abwandlungen und Änderungen in der Weise möglich
sind, dass einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung weggelassen
werden können oder andersartige Kombinationen von vorgestellten
Merkmalen vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich
der beigefügten Ansprüche zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2004/091877
A1 [0009]
