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Die Erfindung betrifft ein Bauelement, wenigstens umfassend:
- - eine erste Deckschicht aus einem Metallblech oder einem harten Kunststoff,
- - eine wärmeisolierende Kernschicht und
- - eine zweite Deckschicht aus einem Metallblech oder einem harten Kunststoff.
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Systeme zur Überwachung mit Sensoren sind bekannt aus
DE 20 2009 005 698 U1 ,
GB 1,517,628 A ,
US 3,986,182 ,
US 3,394,275 ,
WO 2005/028771 A1 ,
WO 2011/112205 A1 ,
US 2004/0046660 A1 ,
US 2014/0061082 A1 ,
US 2009/115607 A1 und
DE 10 2008 045 560 A1 .
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Gewerblich genutzte Betriebsgebäude und Hallen werden oftmals aus Verbundstoff-Bauelementen hergestellt, u.a. in Form von senkrecht montierbaren Wandelementen. Diese weisen an der zur Gebäudeinnenseite wie an der zur Gebäudeaußenseite gewandten Oberfläche jeweils eine Beplankung aus Metallblech auf, sowie dazwischen eine wärmeisolierende Schicht, insbesondere aus Kunststoffschaum. Diese Verbundstoff-Bauelemente werden beispielsweise an einem tragenden Stahlgerüst befestigt und weisen an ihren Längskanten Profilierungen auf, um zwei benachbarte Bauelemente einfach miteinander koppeln zu können. Die Tür- und Wandöffnungen können einfach dadurch hergestellt werden, dass die entsprechenden Ausschnitte durch Sägen aus den montierten Bauelementen herausgeschnitten werden. Die die Oberflächen bildenden Metallbleche sind dünn gehalten, da sie nur einen Schutz der tragenden Kunststoffschaumschicht vor Witterungseinflüssen und mechanischen Beschädigungen bzw. Abrieb bieten sollen. Auch die Kunststoffschaumschicht bietet keinen mechanischen Widerstand. Damit ist zwar die nachträgliche Bearbeitung der vorgefertigten Bauelemente einfach; es besteht allerdings auch der Nachteil, dass ein Eindringen in solche Gebäude und Hallen sehr einfach mit einer Stichsäge oder einem Fuchsschwanz möglich ist. Zum Einbruch braucht lediglich eine Öffnung herausgesägt werden, die groß genug ist, um das Durchkriechen von Personen zu ermöglichen. Damit können die meist an Türen und Toren bestehenden mechanischen Sicherungsmaßnahmen und Alarmkontakte effektiv umgangen werden. Der Einbruch kann von abgelegenen Teilen an der Gebäuderückseite, die meist weniger überwacht ist, stattfinden. Sofern keine Innenraumüberwachung, sondern nur eine Außenhautüberwachung besteht, kann ein solcher Einbruch selbst mit üblichen, nach dem anerkannten Stand der Technik ausgebildeten Einbruchmeldeanlagen nicht bemerkt werden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Verbundstoff-Bauelement anzugeben, dass Mittel zur Einbruchdetektion aufweist, so dass ein Durchbruchversuch durch Aufsägen des Bauelementes frühzeitig erkannt wird.
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Erfmdungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verbundstoff-Bauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Nach der Erfindung ist vorgesehen, wenigstens einen Sensor im Inneren des Bauelements einzubetten, der geeignet ist, Schwingungen des Bauelements zu erfassen, und diesen Sensor mit einer internen Auswerteeinheit zu versehen bzw. mit einer externen Auswerteeinheit zu verbinden. Der Sensor, vorzugsweise ein Erschütterungssensor kann auf Basis verschiedener, an sich bekannter Sensortechniken die Schwingungen an der metallischen Deckschicht, mit der er vorzugsweise direkt verbunden ist, registrieren. Über die nachgeschaltete Auswerteeinheit kann anhand der gemessenen Amplitude und Frequenz der Schwingung ermittelt werden, ob es sich um niederfrequente Schwingungen handelt, die durch Schall oder Wind hervorgerufen werden oder um unnatürliche Signale, die z. B. bei starken Schlägen gegen das Bauelement oder beim Benutzen einer Säge entstehen. Gerade die durch Sägezähne hervorgerufenen Schwingungen sind leicht in der Auswerteeinheit charakterisierbar und von natürlichen Einflüssen unterscheidbar. Andererseits sind auch Schläge, beispielsweise bei der Benutzung von Hammer und Meißel, leicht erfassbar, da die dadurch hervorgerufene Amplitude weitaus stärker ist als bei durch Wind und Sog hervorgerufenen Schwingungen.
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Das Bauelement ist insbesondere ein Wandelement, da normalerweise die Seitenwände am einfachsten für einen Einbruchversuch zugänglich sind. Es können. Es können aber auch Bauelemente zur Dacheindeckung oder zur Errichtung eines Zwischenbodens / einer Zwischendecke erfindungsgemäß ausgerüstet und damit gesichert werden. Neben statisch angebrachten Wandelementen können weiterhin Türfüllungen und Tore gesichert werden, insbesondere auch die Sektionalelemente von Rolltoranlagen.
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Vorzugsweise ist das Sensorelement direkt auf die Innenseite der zur Gebäudeinnenseite auszurichtenden Metallblechschicht geklebt. Leichte natürliche Schwingungen werden somit durch die davor liegenden wärmeisolierende Schicht gedämpft, wodurch die Fehlalarmquote weiter gesenkt werden kann. Im Fall der direkten, schwingungsübertragenden Verbindung des Sensorelements mit der Deckschicht kann die wärmeisolierende Schicht selbst auch nachgiebig sein, beispielsweise teilweise aus Mineralwolle bestehen.
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Wesentlich ist, dass eine schallharte, also schwingungsübertragende Verbindung des Sensors zu irgendeinem Teil des Bauelements besteht. Es ist daher zusätzlich zu der direkten Verbindung mit der Deckschicht eine harte Kernschicht, z. B. aus aushärtendem Polyurethan- oder PVC-Schaum, vorgesehen und das Sensorelement dort fest eingebettet.
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Außerdem ist das Sensorelement bei der bevorzugten Abringung an der gebäudeinnenseitigen Deckschicht von Wärmeeinflüssen an der Gebäudeaußenseite abgeschirmt. Da an der Gebäudeinnenseite eine geringere Temperaturstreuung besteht als an der Gebäudeaußenseite, fällt die mögliche Temperaturdrift des verwendeten Sensorelements somit weniger ins Gewicht, wenn das Sensorelement an der gebäudeinnenseitigen Beplankung befestigt ist.
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Die feste Verbindung des Sensorelements mit beiden Deckschichten sowie die Einbettung in die Kernschicht haben den weiteren Vorteil, dass eine feste Verbindung der Sensorelemente unabhängig von der späteren Montage der Bauelemente vor Ort gegeben ist. Dies gilt insbesondere für eingeschäumte Sensorelemente.
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Als Sensorelement sind vorzugsweise alle bekannten Sensoren verwendbar, mit denen Erschütterungen, wie sie beim Durchbruchsversuch auftreten, erfassbar sind. Hierbei kann es sich um Piezo-Sensoren oder Beschleunigungssensoren handeln. Da sich die Erschütterungen weitflächig ausbreiten, ist die Verwendung von Erschütterungssensoren bevorzugt. Möglich ist aber auch, andere Veränderungen physikalischer Größen zu erfassen, wozu aber möglicherweise ein engmaschigeres Netz von Sensoren erforderlich ist. So könnte auch ein Einbruch über induktive Sensoren erfasst werden, wenn Einbruchwerkzeuge, die so gut wie immer Stahlteile enthalten, durch das Innere des Bauelements geführt werden.
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Vorzugsweise sind die erfindungsgemäßen Bauelement mit einem zwischen gegenüberliegenden Seitenanten durchlaufenden Anschlusskabel verbunden, welches im Kantenbereich jeweils mit einem Stecker und/oder einem Kupplungselement versehen ist. Das Anschlusskabel dient der Stromversorgung und der Signalübertragung. Vorzugsweise handelt es sich um ein Buskabel, das beide Funktionen zugleich erfüllt.
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Eine Datenübertragung kann auch über Funkmodule erfolgen. Hierzu können die Sensorelemente Funk-Sende- und Empfangseinheiten enthalten. Zur Stromversorgung kann ein zusätzliches Anschlusskabel dienen. Auch ein Akku- oder Batteriebetrieb ist möglich, so dass auf Kabel ganz verzichtet werden kann,
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Insbesondere ist vorgesehen, die Bauelemente als Wandelemente mit einer konstanten Breite herzustellen und das Bus-Kabel über die Breite des Wandelements zu führen. Dadurch kann die Länge an die Gebäudehöhe angepasst werden, ohne dass die Lage des Bus-Kabels und des Sensorelements verändert zu werden braucht. Gleichartige Wandelemente werden somit aufrecht nebeneinander gestellt und über die kantenseitigen Profilierungen miteinander formschlüssig verbunden. Die elektrischen Steckverbindungselemente sind im Randbereich angeordnet, und zwar wechselweise mit Stecker und Kupplung, so dass eine direkte Verbindung benachbarter Wandelemente möglich ist.
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Einerseits kann vorgesehen sein, Stecker und Kupplung starr im randseiteigen Profilbereich anzuordnen und mit Zentrierhilfen zu versehen, so dass beim Aneinanderfügen der Wandelemente zugleich auch die elektrische Verbindung hergestellt wird.
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Da hierfür jedoch eine äußert präzise Höhenausrichtung der Wandelemente erforderlich ist, ist vorzugsweise vorgesehen, Stecker und Kupplungen mit einem gewissen Überstand des Bus-Kabels in einer randseitig in die Kunststoffschaumschicht eingebracht Vorratstasche oder in einem nachgiebigen Dichtstreifen aufzubewahren. Nach der mechanischen Montage der Wandelemente können dann die Steckverbindungselemente mit ihren Kabelüberständen herausgezogen und miteinander verbunden werden. Anschließend können die Kabelüberstände und gegebenenfalls auch die verbundenen Steckverbindungselement zurück in eine Aufbewahrungstasche bzw. in den Dichtstreifen gedrückt werden.
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Dies ermöglicht eine sehr schnelle Verbindung mehrerer Bauelemente zu einer Meldelinie, welche sich über eine gesamte Wandfläche oder sogar über eine Gebäudeecke hinaus erstrecken kann. Sind die genannten Kabelüberstände lang genug ausgebildet, kann beispielsweise sogar ein im Eckbereich des Gebäudes angeordneter Stützpfeiler überbrückt werden. Es kann aber auch ein Überbrückungskabel zwischengefügt werden, um größere Stützpfeiler, beispielsweise Betonsäulen, zu umgreifen und die Meldelinie dahinter fortzusetzen.
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Die erfindungsgemäßen Bauelemente lassen sich somit leicht zu einem Gebäudeüberwachungssystem erweitern. Durch die Anbindung der Sensoren an eine Bus-Leitung und die Integration der Auswerteeinheit in das Gehäuse des Sensors ergeben sich folgende weitere Vorteile: Jeder Sensor ist einzeln ansteuerbar und kann auf Grund der integrierten Auswerteeinheit bereits eine Filterung der Signale natürlicher Einflüsse von den Signalen bei Durchbruchversuchen vornehmen.
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Wird dabei eine Erschütterung als unnatürlich eingestuft und an ein übergeordnetes Prozessormodul gemeldet, kann in dem übergeordneten Prozessormodul noch ein Vergleich mit benachbarten Sensoreinheiten vorgenommen werden. Starke Erschütterungen, die beispielsweise bei einem Blitzeinschlag oder einer Explosion in der Nähe des Gebäudes auftreten würden, würden gleichmäßig alle Bauelemente mit den dort integrierten Sensoreinheiten betreffen. Ein Durchbruchversuch könnte jedoch kaum an sämtlichen Bauelementen zugleich mit dergleichen Intensität erfolgen, so dass durch Vergleich von Signalen verschiedener Sensoreinheiten, welche einen Alarm melden, weiter auf natürliche oder unnatürliche Ursachen geschlossen werden kann und die Fehlalarmquote gesenkt werden kann.
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Weiterhin kann die Sensoreinheit mit bestimmten Geokoordinaten verknüpft sein, die entweder direkt vom Sensor zusammen mit einem Alarmsignal in einem Datentelegram mitgeschickt werden oder die in übergeordneten Prozessormodulen oder Einbruchmeldezentralen aus einer Datenbank anhand der Sensoradresse ausgelesen werden.
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Hierbei ist es wiederum möglich, beim Auslösen eines Einbruchalarms den Ort des Durchbruchversuches exakt anzugeben und für das Überwachungspersonal entsprechend auf Grundrissen oder Karten zu visualisieren. Weiterhin können etwaig im Perimeterbereich angeordnete Überwachungskameras auf die Stelle des detektierten Durchbruchversuches gerichtet werden.
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Die Herstellung eines erfindungsgemäßen Bauelements erfolgt vorzugsweise derart, dass zunächst ein Sensorelement mit beidseitig abgehenden Kabelstücken, welche endseitig je ein Steckverbindungselement aufweist, vorkonfektioniert wird.
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Das zur Herstellung der Gebäudeinnenseite vorgesehene Metallblech wird endlos von einem Coil abgespult. Je nach der vorgesehenen Länge des fertigen Bauelements werden die Sensorelemente mit konstantem Abstand zueinander auf der Blechoberfläche positioniert und dort verklebt, insbesondere über selbstklebende Klebebänder.
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Auch die Steckverbindungselemente werden in beiden Randbereichen in stets gleichbleibenden Abstand und auf der gleichen Höhe zu einander positioniert.
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Danach wird die bevorzugt zur Ausbildung der wärmeisolierenden Kernschicht verwendete Kunststoffschaumschicht aufgebracht, so dass das Sensorelement einschließlich der Kabel und Steckverbindungselemente vollständig vom Kunststoffschaum umschlossen wird.
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Abschließend wird die obere Schicht aus Metallblech aufgebracht und über eine Kalibrierung wird die gewünschte Wandstärke des Sandwichelements hergestellt. Das somit zunächst endlos hergestellte Bauelement wird dann auf die vorgesehene Elementhöhe abgelenkt, und zwar derart, dass die Sensorelemente, vor allem aber die randseitig angeordneten Steckverbindungselemente in einem konstanten Abstand zu der unteren Schnittkante stehen. Ist beispielsweise ein Abstand von zwei Metern vorgesehen, so können bei der späteren Montage der Bauelemente am Gebäude die Steckverbindungen ohne längere Leitern zusammen gefügt werden.
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Bei der Fertigung des Bauelements sind vorzugsweise auch an den Kabelenden und den Steckverbindungselementen selbstklebende Elemente vorgesehen, so dass bei der Fertigung im Durchlauf mit konstanter Abzugsgeschwindigkeit eine exakte Positionierung innerhalb der kurzen zur Verfügung stehenden Zeit möglich ist.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, die Steckverbindungselemente außenseitig mit einem Trennwachs zu überziehen oder samt des Kabelüberstands in einem Schutzelement wie beispielsweise einem Kunststoffbeutel zu verpacken. Damit wird später beider der Montage das Herausziehen der Steckverbindungselemente erleichtert.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
- 1 eine Lagerhalle in einer schematischen, perspektivischen Ansicht;
- 2 ein Einbruchmeldesystem in schematischer Prinzipdarstellung;
- 3a, 3b jeweils ein Bauelement in einer perspektivischen, teilweise geschnitten Darstellung; und
- 4 Seitenkanten zweier Bauelemente vor der Montage in perspektivischer Ansicht.
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1 zeigt in einer schematischen, perspektivischen Ansicht eine Lagerhalle 100, deren Seitenwände 11, 12 aus mehreren hochkant nebeneinander angeordneten Wandelementen 10 gebildet sind. An der Vorderseite 11 ist ein Tor 30 integriert. Nach oben hin ist die Lagerhalle von einem Dach 20 überdeckt.
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An der Vorderwand 11 und der Seitenwand 12 ist eine durchgängige Sensorlinie 40 innerhalb der Wandelemente 10 angeordnet. Dabei verläuft die Sensorlinie 40 in der Seitenwand 12 und den beiden seitlichen Abschnitten rechts und links des Tores 30 auf derselben Höhe über Grund.
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Zur Überbrückung einer Stütze im Eckbereich zwischen Vorderwand 11 und Seitenwand 12 ist ein Überbrückungskabel 46 vorgesehen. In dem Wandbereich der Vorderwand 11 oberhalb des Tores 30, welcher eine reduzierte Höhe aufweist, ist der dortige Teil der Sensorlinie 40 über weitere Überbrückungskabel 47 mit den übrigen Teilen der Sensorlinie 40 verbunden, so dass sich eine unterbrechungsfreie Kette von Sensorelementen 41 ergibt, von denen jedes einzelne Wandelement 10 wenigstens eines besitzt.
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2 stellt eine Überwachungseinrichtung 200 in schematischer Ansicht dar. Durch mehrere, über einen Bus sequenziell miteinander verbundene Sensorelemente 41.1.1 ....41.1.n ist eine erste Überwachungslinie 40.1 gebildet, die über ein Prozessormodul 44.1 an eine Einbruchmeldezentrale 52 in einem Überwachungszentrum 50 angebunden ist. Das Überwachungszentrum 50 besitzt in üblicher Weise weitere Module wie beispielsweise akustische und optische Alarmgeber, fernbedienbare Kameraeinheiten 60 (vgl. 1) oder eine Anzeige- und Bedieneinheit 51.
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Ebenso ist eine zweite Sensorlinie 40.2 wiederum durch in Reihe geschaltete Sensorelemente 41.2.1 ....41.1.n gebildet, welche Sensorlinie 40.2 über ein Prozessormodul 44.2 an die Einbruchmeldezentrale 52 angeschlossen ist. Die Funktionen der Prozessormodule 44.1, 44.2 können auch in die Einbruchmeldezentrale 52 integriert sein. Günstig ist jedoch, jede Sensorlinie 40.1, 40.2 damit abzuschließen, so dass die für das erfindungsgemäße Wandelement 10 spezifischen Routinen dort erledigt werden können und der Einbruchmeldezentrale 52 nur noch ein Alarmsignal zugeführt wird, insbesondere in Form eines Datentelegramms, das u.a. auch die Adresse des auslösenden Sensorelements enthält.
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Die Prozessormodule 42.1, 42.2 übernehmen Routinen wie die regelmäßige Abfrage aller Sensorelemente, die Adressprogrammierung einzeln neu hinzugefügter Sensorelemente, die Fehlalarmüberwachung durch Vergleich eine Vielzahl von Sensordaten in einer Linie sowie die Spannungsversorgung. Der Leitungsbus, der sich über die hintereinandergeschalteten Sensorelemente erstreckt, ist somit in einem der Prozessormodule 44.1, 44.2 terminiert und braucht daher nicht bis zu einer möglicherweise abgesetzt angeordneten Überwachungseinheit 50 durchgezogen zu werden.
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Auch können außer Kabelverbindungen zwischen den Prozessormodulen 42.1, 42.2 und der Einbruchmeldezentrale 52 andere Übertragungswege genutzt werden, beispielsweise eine Funkanbindung. Ebenso können eine oder mehrere Sensorlinien durch Sensorelemente gebildet werden, die über Funk mit dem Prozessormodul gekoppelt sind.
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3a zeigt ein Wandelement 10 in einer perspektivischen, teilweise geschnittenen Darstellung. Das Wandelement 10 umfasst eine innenseitig anzuordnende Metallblech-Deckschicht 10.1, eine Kunststoffschaumschicht 10.2 sowie eine außenseitige Metallblech-Deckschicht 10.3. In 3 ist nur die untere Deckschicht 10.1 vollständig über die gesamte Höhe dargestellt. In einer bestimmten Höhe H in Bezug auf die Unterkante ist ein Sensorelement 41 angeordnet, das über Kabelstücke mit einem Stecker 42 an der Seitenkante und einer passenden Kupplung 43 an der gegenüberliegenden Seitenkante verbunden ist. Im Bereich oberhalb der Sensoreinheit 41 in 3a sind der Kunststoffschaumkörper 10.2 und das obere Deckblech 10.3 geschnitten dargestellt. Tatsächlich erstrecken sich die Schichten 10.2, 10.3 ebenfalls über die gesamte Länge, so dass das Sensorelement 41 mit Stecker 42 und Kupplung 43 vollständig im Kunststoffschaum eingebettet ist. Da Kunststoffschaum beispielsweise aus Polyurethan leicht bearbeitbar ist ist und an den Seitenenden frei liegt, können Stecker 42 und Kupplung 43 mit den zugehörigen Kabelschlaufen auch nachträglich aus den Stoßkanten herausgeholt werden, bevor ein weiteres Wandelement 10 seitlich angeschlossen wird.
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3b zeigt ein solches Wandelement 10 noch einmal. Unterschiedlich zur Ansicht nach 3a ist die Herausführung der Kabelüberstände und Steckverbindungselemente: die Kabel sind geradlinig zur Seitenkante geführt und verlaufen dann längs an der Außenseite des Schaumkörpers entlang. Der Kabelüberstand samt Klemme bzw. Stecker wird an der Seitenkante positioniert und kann später bei der Montage von dort abgenommen werden.
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4 zeigt in einer perspektivischen Ansicht zwei Wandelemente 10 mit einer realen Profilierung. Die Deckbleche 10.1, 10.3 sind mehrfach umgebogen, so dass Vor- und Rücksprünge gebildet werden, die ineinander fassen. Im Kantenbereich sind einzelne Taschen 10.5 erkennbar, die jeweils der Aufnahme eines Steckers 42 und einer Buchse 43 mit den zugehörigen Kabelschlaufen dienen. Der Kunststoffschaumkörper 10.2 ist bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel seitlich an zumindest einem der Wandelemente 10 von einem Dichtstreifen 10.4 aus weichem Schaumstoff überdeckt. Dieser dient zum einen der Überbrückung der Fuge zum dem benachbarten Wandelement 10 nach der Montage und erleichtert weiterhin die Unterbringung des Steckers 42 und der Kupplung 43.
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Möglich ist in diesem Zusammenhang auch, die Taschen 10.5 in dem starren Kunststoffschaumkörper der Kernschicht 10.2 entfallen zu lassen und bei genügend großer Schichtdicke des Schaumstoffstreifens 10.4 allein in diesem Stecker 42 bzw. Kupplung 43 unterzubringen. Fertigungstechnisch hat dies den Vorteil, dass die wandseitig aufzubringenden Weichschaumstoff-Streifen 10.4 mit der entsprechenden Ausnehmung zur Aufnahme von Stecker bzw. Kupplung vorgestanzt werden können und im Durchlaufbetrieb auf die aushärtende Masse des Kunststoffschaumkörpers 10.2 aufgebracht werden. Es ist somit nicht mehr erforderlich, während der Aushärtung des Kunststoffschaumkörpers 10.2 bei der Fertigung im Durchlaufbetrieb oder durch spätere Nacharbeit der fertig abgelängten Wandelemente noch eine Tasche zur Aufnahme von Kabel und Stecker bzw. Kupplung auszubilden.
