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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbindungsadapter mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie ein Set von Verbindungsadaptern gemäß den Merkmalen von Anspruch 6. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Reparaturverfahren unter Verwendung eines Verbindungsadapters bzw. eines Sets von Verbindungsadaptern und betrifft daher insbesondere geschäftete Verbindungsadapter sowie ein Verfahren zur Reparatur von beschädigten Profilen unter Verwendung der geschäfteten Verbindungsadapter.
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Konstruktionsprofile wie z. B. Hohlprofile werden im Fahrzeug- und Flugzeugbau zunehmend aus Faserverbundwerkstoff eingesetzt. Allgemein besteht im Fahrzeugbau ein Bestreben danach, leichte jedoch hochfeste Profile einzusetzen, die den zu erwartenden Belastungen standhalten. Jedoch kommt es immer wieder vor, dass Profile an exponierten Stellen, insbesondere an tragenden Stellen einer Konstruktion, beschädigt werden und ausgebessert werden müssen. Aus der
EP 0 561 800 B1 ist zum Beispiel ein Verfahren bekannt, bei dem ein beschädigter Längsträger an seiner Verbindungsstelle zu einem Knotenelement von diesem getrennt und durch einen neuen Träger ersetzt wird. Der neue Träger wird durch Schrauben, die sowohl den Flansch des Knotenelements als auch den neuen Träger durchsetzen, über eine eingesetzte Mutterplatte am Knotenblech befestigt. Solche bekannten Reparaturlösungen bieten allerdings vor allem bei Aluminiumlegierungen und Metallprofilen Vorteile, da hiermit eine Reparatur über Schmelzschweißen mit einem Festigkeitsabfall in der Schweißzone vermieden werden kann.
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In der
US 00/5281454 A wird ein Verfahren offenbart, bei dem die Enden von zu verbindenden Verbundbauteilen mittels korrespondierenden Flächen angeschrägt werden und dann mittels eines Klebers miteinander verbunden werden. Da zunehmend Verbundwerkstoffe, wie zum Beispiel kohlefaserverstärkte Verbundwerkstoffe (CFK) eingesetzt werden, stehen die im Stand der Technik genannten Reparaturmethoden hierfür nicht zur Verfügung bzw. lassen sich diese nicht ohne Weiteres auf Verbundwerkstoffe übertragen. Typischerweise werden Verbundwerkstoffe daher mittels einer aufwendigen Laminiertechnik repariert.
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Bei Fahrzeugteilen ist es insbesondere aufgrund der unterschiedlichen Geometrie der Profile nicht wünschenswert, dass diese laminiert werden sollen. Es ist nicht praktikabel, das hierzu erforderliche Know-how weltweit in den Reparaturwerkstätten zu implementieren, um beschädigte Bauteilprofile aus Verbundwerkstoff gemäß einem einheitlichen Qualitätsstandart zu reparieren.
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Andere aus dem Stand der Technik bekannte Reparaturverfahren, wie die Verwendung von verschraubbaren Muffen, Dopplern oder Hinterlegplatten lassen sich ebenfalls nicht ohne Weiteres auf die in der Praxis verwendeten Profilformen insbesondere nicht an schwer zugänglichen Stellen an CFK-Verbundprofilen übertragen.
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Ferner ist zu berücksichtigen, dass beim Einsetzen eines Reparaturprofils an einem Fahrzeug die Fügerichtung häufig ungünstig verläuft, so dass der Klebstoffauftrag, der auf den Klebeflächen aufgebracht wurde, beim Fügen des Reparaturprofils mit dem zu reparierenden Profil von deren Oberflächen abgeschert wird.
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Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, vorbesagte Nachteile zu überwinden und insbesondere eine universelle Lösung zur Reparatur von Profilen bereitzustellen, die sich bei einer Vielzahl an Profilformen adaptieren lässt. Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verbindungsadapter nach Anspruch 1, einem Set von Verbindungsadaptern nach Anspruch 6 sowie einem Verfahren unter Verwendung der Verbindungsadapter gemäß Anspruch 9.
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Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist dabei, einen geschäfteten Verbindungsadapter bereitzustellen, der einen geschäfteten Abschnitt und einen Verbindungsabschnitt aufweist, so dass nach Heraustrennen des beschädigten Profilabschnittes vorzugsweise ein Set von Verbindungsadaptern an der innenliegenden Seite der Profilwand befestigt werden, beispielsweise an der Innenseite eingeklebt werden. Hierdurch wird eine Profilkontur geschaffen, mit der es möglich ist, mittels eines korrespondierenden Reparaturprofils die Reparatur vor Ort in den Werkstätten durchzuführen.
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Folglich kann eine „Vor-Ort”-Reparatur in einer besonders einfachen Weise bewerkstelligt werden, indem zu den zu reparierenden Profilen baugleiche oder andere geeignete Reparaturprofile bzw. Reparaturkomponenten bereitgestellt werden und in der erforderlichen Länge in den zu reparierenden Abschnitt eingesetzt werden, nachdem an den Verbindungsstellen die erfindungsgemäßen Verbindungsadapter mit ihren geschäfteten Flächen jeweils korrespondierend zueinander angebracht werden.
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Erfindungsgemäß wird daher ein Verbindungsadapter zum Herstellen einer Verbindungskontur am stirnseitigen Ende eines Hohlprofils zum Verbinden mit einem Reparaturprofil vorgeschlagen, wobei der Verbindungsadapter einen ersten Befestigungsabschnitt mit einer Befestigungsfläche zum Befestigen an der Innenseite eines Hohlprofils aufweist und einen zweiten Befestigungsabschnitt zum Befestigen eines Reparaturprofils, wobei wenigstens eine zur Befestigung bestimmte Fläche des zweiten Befestigungsabschnitts geschäftet ausgebildet ist.
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Sofern Varianten unterschiedlicher Länge und Ausführung bereitgestellt werden (z. B. eine kurze und lange Variante), wird es möglich, den jeweiligen Verbindungsadapter in einer Position mit seiner Schäftfläche nach innen oder außen in dem jeweiligen Profil anzubringen. Um so miteinander verbindbare Kombinationen zwischen dem zu reparierenden Profil und dem Reparaturprofil zu erhalten, werden die erfindungsgemäßen Verbindungsadapter entsprechend mit der geschäfteten Fläche jeweils zueinander ausgerichtet an gegenüberliegenden Positionen in die jeweiligen Profilen eingebracht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste Befestigungsabschnitt mit dem zweiten (geschäfteten) Befestigungsabschnitt über eine Stufe verbunden. Auf diese Weise ist es möglich, mittels des gestuften Verbindungsadapters von der Innenseite des einen Profils über die Stufe auf die Außenkontor des Profils zu gelangen. Daher ist es besonders vorteilhaft, wenn die Stufenhöhe H der Stufe des Verbindungsadapters der Wandstärke des Hohlprofils unter Berücksichtigung eines Verbindungsspaltes wie z. B. eines Klebespaltes entspricht. Das bedeutet, dass die Stufenhöhe H so zu wählen ist, dass dieser der Summe aus Wandstärke und Klebespalt entspricht, so dass die Außenseite des Adapters im befestigten Zustand auf gleicher Ebene mit der Außenkontur des Profils liegt. In einer weiter bevorzugten Ausführungsform entspricht die Stufenhöhe H der Stufe des Verbindungsadapters der Dicke D des Verbindungsadapters im Befestigungsabschnitt.
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Zur Ausbildung von zwei (vorzugsweise unterschiedlich langen) Varianten wird die geschäftete Fläche bei dem einen Verbindungsadapter auf der Stufenoberseite und bei dem anderen Verbindungsadapter auf der Stufenunterseite ausgebildet. Auf diese Weise lassen sich die beiden Varianten erfindungsgemäß in unterschiedlicher Orientierung in ein zu reparierendes Hohlprofil einbringen. In einer ersten Orientierung ist die nicht geschäftete Außenfläche des Verbindungsadapters (Stufenoberseite) mit der Außenfläche des zu reparierenden Hohlprofils bündig, während die geschäftete Fläche nach innen zeigt. Die Befestigung der umgekehrt geschäfteten Variante erfolgt dergestalt, dass die geschäftete Fläche des geschäfteten Befestigungsabschnitts nach außen zeigt. Demzufolge kann mittels eines korrespondierend eingebrachten identischen Verbindungsadapters im Reparaturprofil sichergestellt werden, dass ebenfalls eine stufenlose Fügung des Reparaturprofils mit seiner Außenfläche an die Außenfläche des zu reparierenden Profils gewährleistet ist.
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In einer weiter bevorzugten Ausführungsform kann eine Variante der Verbindungsadapter so ausgebildet sein, dass zwischen den Befestigungsabschnitten ein Verlängerungsabschnitt angeordnet ist.
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Auf diese Weise kann ein Set von zwei Verbindungsadaptern bereitgestellt werden, bei dem der eine Verbindungsadapter eine kurze gestufte Ausführung und der zweite Verbindungsadapter eine verlängerte gestufte Ausführung darstellt. Durch das Anbringen je eines kurzen und eines langen Verbindungsadapters sowohl in dem zu reparierenden Profil als auch korrespondierend in dem Reparaturprofil wird sichergestellt, dass eine schräge Fügung möglich ist. Insofern wird durch die Erfindung sicher gestellt, dass das Einfügen des Reparaturprofils in den herausgetrennten Abschnitten des zu reparierenden Profils unter einem schrägen Fügewinkel α der Profile relativ zueinander möglich ist. So kann z. B. eine Fügung der Profile relativ zueinander in einer Fügerichtung unter einem Winkel von etwa 45° erfolgen. Eine Fügung kann somit unter einem Winkel von 90° zur Axialrichtung d. h. zur Längserstreckung der Profile erfolgen, jedoch unter einem Fügewinkel von 45° bezüglich der Oberflächennormalen auf der sich jeweils zugewandten Befestigungsflächen. Besonders bevorzugt sind dabei Fügewinkel α zwischen zwischen 40° und 50° möglich.
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Hierdurch wird gewährleistet, dass Klebstoff, der auf den geschäfteten Befestigungsabschnitten der korrespondierenden Profile aufgebracht ist, beim Fügeprozess nicht abgeschert wird, wie dies bei einer Fügung unter einem Fügewinkel von etwa 90° der Fall wäre (Fügung der Profile in Axialrichtung).
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In einer weiter bevorzugten Ausführungsform wird ein Set von wenigstens zwei Verbindungsadaptern vorgeschlagen, wobei einer mit einem Verlängerungsabschnitt ausgebildet ist und wobei der mit dem Verlängerungsabschnitt ausgestattete Verbindungsadapter die mit der Schäftung versehene Befestigungsfläche auf der, der Befestigungsfläche des Befestigungsabschnittes zur Befestigung mit dem zu reparierenden Profil gegenüberliegenden Seite ausgebildet hat. Ferner ist der zweite (kurze) Verbindungsadapter so ausgebildet, dass die mit der Schäftung versehene Befestigungsfläche mit der Befestigungsfläche des Befestigungsabschnitts auf einer gemeinsamen Seite ausgebildet sind, die der geschäfteten Seite gegenüberliegt.
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Erfindungsgemäß wird ferner ein Verfahren zur Ausbildung einer Verbindungskontur zur Reparatur von Profilen, vorzugsweise von Hohl-, Kasten- oder Hutprofilen mit den folgenden Schritten vorgeschlagen:
- a) Heraustrennen eines zu reparierenden Abschnitts aus dem Profil unter Ausbildung einer stirnseitigen Kante;
- b) Befestigen eines Sets aus zwei unterschiedlich langen Verbindungsadapter mit ihrem jeweiligen Befestigungsabschnitt an der innenliegenden Seite der Profilwand des Profils.
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Bevorzugt wird ferner ein Reparaturprofil bereitgestellt, das ebenfalls mit einem Set aus jeweils einem kurzen und einem langen Verbindungsadapter ausgestattet ist, die mit ihrem jeweiligen Befestigungsabschnitt an der innenliegenden Seite der Profilwand des Reparaturprofils befestigt werden, zur Herstellung einer wie zuvor beschriebenen, jedoch korrespondierenden Verbindungskontur. In einem weiteren Reparaturschritt wird das so ausgebildete Reparaturprofil mit dem zu reparierenden Profil verbunden.
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In einer weiter vorteilhaften Ausbildungsform können jeweils ein Set eines kurzen und eines langen Verbindungsadapters an jeweils zwei im Uhrzeigersinn zueinander benachbarten Innenseitenwänden angebracht werden, so dass je zwei lange Verbindungsadaper und zwei kurze Verbindungsadaper jeweils eine L-förmige Kontur am stirnseitigen Ende des Profils ausbilden. Somit wird eine Kontur ausgebildet, bei der die beiden langen Verbindungsadapter über die beiden kurzen Verbindungsadapter stirnseitig am Ende des Profils hervorstehen.
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Das Reparaturprofil kann entsprechend korrespondierend ausgebildet werden. In einem weiteren Verfahrensschritt kann dann ein Klebstoff auf die geschäfteten Befestigungsflächen der Verbindungsadapter aufgebracht werden, und das Reparaturprofil in einer Fügerichtung, unter einem wie oben beschriebenen Fügewinkel von etwa 45°, mit dem zu reparierenden Profil verbunden werden. Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungen der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
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1 eine Aufsicht und eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie B-B einer erfindungsgemäßen Verbindungskontur mit Verbindungsadaptern;
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2 eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verbindungsadapter;
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3 eine mittels einem Set von L-förmigen Verbindungsadaptern hergestellte Verbindungskontur eines Rechteckprofils;
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4 eine perspektivische Ansicht eines mittels Verbindungsadaptern ausgestattetes Profil mit einem schräg darüber angeordneten korrespondierenden Reparaturprofil;
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5 eine ähnliche Ansicht der 4, bei der das zu reparierende Profil 10 mit dem korrespondierenden Reparaturprofil zusammengefügt wurde.
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1 zeigt in der oberen Abbildung eine Aufsicht auf das stirnseitige Ende eines zu reparierenden Profils 10. Das Profil 10 wurde entlang der stirnseitigen Kante 12 getrennt, indem ein nicht dargestellter zu reparierender Profilabschnitt herausgetrennt wurde.
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In dem Profil 10 wurden an dessen Innenseiten 14 zweit Sets aus je einem langen Verbindungsadapter 1 und je einem kurzen Verbindungsadapter 1' befestigt.
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In der in 1 unteren Schnittansicht sind zwei unterschiedliche Ausführungen der Verbindungadaptern 1, 1' ersichtlich. Jeweils an der Oberseite und hinteren Seitenwand ist jeweils einer der längeren Verbindungsadaptern 1 angebracht, während an den beiden anderen Innenwänden jeweils einer der kürzeren Verbindungsadaptern 1' befestigt ist. Der Verbindungsadapter 1' verfügt über einen ersten Befestigungsabschnitt 2, der über eine nach außen orientierte Befestigungsfläche 21 mit der Innenseite 14 des zu reparierenden Profils 10 verbunden ist. An den ersten Befestigungsabschnitt 2 schließt sich ein zweiter Befestigungsabschnitt 3 an, der stirnseitig am Profil 10 hervorsteht. Der Befestigungsabschnitt 3 ist mit einer geschäfteten Fläche 31 ausgebildet. Zwischen dem ersten Befestigungsabschnitt 2 und dem zweiten Befestigungsabschnitt 3 ist eine Stufe 4 angeordnet.
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Die verlängerte Ausführung des Verbindungadapters 1 hat einen ähnlichen Aufbau wie der kurze Verbindungsadapter 1', wobei allerdings zwischen dem ersten Befestigungsabschnitt 2 und dem zweiten Befestigungsabschnitt 3 ein Verlängerungsabschnitt 5 angeordnet ist. Ferner ist die nach innen weisende, zur Befestigung bestimmte Fläche 30 im Bereich des zweiten Befestigungsabschnitts, geschäftet ausgebildet. Weiter ist ersichtlich, dass die Stufe 4 eine Höhe aufweist, die der Wandstärke DH der Profilwand 11 des Profils 10 entspricht. Ferner ist ersichtlich, dass die Dicke DV der Verbindungsadapter 1, 1' in ihrem jeweiligen Befestigungsabschnitt 2 der Wandstärke DH der Profilwand des Hohlprofils entspricht. Insofern ist die Außenseite 31 bündig mit der Oberfläche 13 des zu reparierenden Profils 10. Die Stufenhöhe der kurzen Variante des Verbindungsadapters 1 entspricht der Stufenhöhe 4 der langen Variante des Verbindungsadapters 1.
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In 2 ist eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verbindungsadapters 1 gezeigt. Der hier dargestellte Verbindungsadapter 1 ist L-förmig aus einem ersten Schenkel 1a und einem dazu orthogonal orientierten zweiten Schenkel 1b ausgebildet, die in Längsrichtung über eine mit einem Radius versehenen Kante 1c miteinander verbunden sind. Der Verbindungsadapter 1 weist einen ersten Befestigungsabschnitt 2 und einen zweiten Befestigungsabschnitt 3 auf, wobei der zweite Befestigungsabschnitt 3 an seinen zur Befestigung bestimmten Befestigungsflächen 30 geschäftet ausgebildet ist. Zwischen dem geschäfteten Befestigungsabschnitt 3 und dem Befestigungsabschnitt 2 ist ein Verlängerungsabschnitt 5 angeordnet. Alternativ könnte der Verbindungsadapter 1 auch in einer kurzen Variante bereitgestellt werden, bei der sich der geschäftete Befestigungsabschnitt 3 unmittelbar über eine Stufe 4 an den Befestigungsabschnitt 2 anschließt.
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In 3 ist eine Verbindungskontur 40 gezeigt, bei der ein Set von Verbindungsadaptern 1, 1' verwendet wurde. Das Set der hier gezeigten Verbindungsadapter 1, 1' besteht aus einer kurzen Ausführung eines Verbindungsadapters 1' und einer langen Ausführung eines Verbindungsadapters 1 gemäß 2. Die Verbindungsadapter 1, 1' sind mit ihrem ersten Befestigungsabschnitt 2 jeweils an der Innenseite 14 in dem hier gezeigten Rechteckprofil 10 befestigt. Die Verbindungsadapter 1, 1' sind dabei mit ihrer Stufe 4 entlang der stirnseitigen Kante 12 im Profil 10 befestigt.
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In 4 ist eine zur 3 ähnliche Verbindungskontur 40 eines Profils 10 dargestellt mit einem schräg darüber angeordneten korrespondierend ausgebildeten Reparaturprofil 20. Das Profil 10 und das Reparaturprofil 20 sind jeweils Rechteckprofile. Beim Reparaturprofil 10 wurde ein erstes Set aus Verbindungsadaptern 1, 1' an der Innenfläche 14 des Profils 10 eingebracht, hier an einer vorderen und oberen Profilwand, sowie ein zweites Set aus Verbindungsadaptern 1, 1' an einer unteren und hinteren Profilwand im Profil 10 befestigt. Hierdurch ergibt sich eine zur 3 ähnliche Verbindungskontor 40. Die innenliegenden Flächen 30 der langen Varianten der Verbindungsadapter 1 jedes Sets von Verbindungsadaptern ist geschäftet ausgebildet. Ferner sind die außenliegenden Flächen 31 der jeweils kurzen Varianten der Verbindungsadapter 1' geschäftet ausgebildet.
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In der 4 schräg oberhalb dargestellt ist ein korrespondierend ausgebildetes Reparaturprofil 20, welches einen stirnseitig hervorstehenden Absatz aufweist, der an seiner Innenfläche 30 korrespondierend zu den Außenflächen 31 der Verbindungsadapter 1' ausgebildet ist. Ferner ist die Befestigungsfläche an ihrer Außenseite 31 geschäftet und damit korrespondierend zu den Innenflächen 30 der Verbindungsadapter 1 ausgebildet. In 5 ist die zusammengefügte Position des Reparaturprofils 20 mit dem zu reparierenden Profil 10 gezeigt, bei dem das Reparaturprofil 20 unter einem schrägen Fügewinkel mit dem Profil 10 verbunden wurde. Gut zu erkennen ist, dass die Profile 10, 20 nicht in Axialrichtung zusammengesteckt werden müssen, sondern quer zur Axialrichtung unter einem Winkel von 90° zu Längserstreckung, jedoch unter einem Fügewinkel von 45° bezüglich der Oberflächennormalen gegenüber der Befestigungsfläche 3 des kurzen Adapters. Dabei ist ersichtlich, dass die jeweils geschäfteten Befestigungsabschnitte 30, 31 der Verbindungsadapter 1, 1' mit den jeweils korrespondierend geschäfteten Befestigungsflächen 30, 31 Überlappungsabschnitte bzw. Überlappungswandabschnitte ausbilden. In 5 ist ferner ersichtlich, dass die Außenflächen des Reparaturprofils 20 in einer Ebene mit der Außenfläche 13 des Profils 10 liegen.
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In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird daher das Reparaturprofil 20 mit dem Profil 10 verbunden, wobei das Reparaturprofil 20 an seinem stirnseitigen Ende 12 entweder mit wenigstens einem korrespondierenden Verbindungsadapter 1, 1' ausgestattet ist oder mit entsprechend korrespondierenden Geschäfteten Flächen und somit mit der Verbindungskontur 40 verbindbar ist. Im zusammengefügten Zustand bilden die jeweils geschäfteten Befestigungsabschnitte 30, 31 des Reparaturprofils 20 mit den jeweils korrespondierend geschäfteten Befestigungsflächen 30, 31 Überlappungswandabschnitte aus.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0561800 B1 [0002]
- US 00/5281454 A [0003]
