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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schleifleitung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Schleifleitungen dienten ursprünglich lediglich zur Energieübertragung und Übertragung von Steuerungssignalen. Mit Aufkommen der Digitalisierung wurde es notwendig, dass die entlang der Fahrschiene verfahrbaren Verbraucher mit entfernt angeordneten Datenverarbeitungsanlagen, insbesondere Steuerungen, kommunizieren. Eine Kommunikation über Stromschienen und Schleifkontakten ist zwar realisierbar, doch ist der Aufwand für hohe Übertragungsraten sehr groß. Es hat sich herausgestellt, dass der Einsatz von Schlitzhohlleitern zur Datenübertragung entlang der Fahrschiene große Übertragungsraten ermöglicht. So ist aus
DE 39 02 076 C1 bekannt, Schlitzhohlleiter an der Tragschiene zu befestigen. Die Anmelderin hat diese Idee aufgegriffen, mit
DE 10 2004 008 571 B4 weiterentwickelt, und den Schlitzhohlleiter direkt in die Fahrschiene integriert. An der Fahrschiene werden dabei gesondert hergestellte Schleifleitungen angeordnet.
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Aus
DE 10 2014 107 466 A1 ist ferner eine Schleifleitung bekannt, bei der jeweils eine Stromschiene in einem gesonderten Kunststoffprofil angeordnet ist und mehrere Kunststoffprofile gesondert nebeneinander angeordnet sind und zusammen ein Schleifleitungssystem bilden, wobei zusätzlich zu den Stromschienen ein Schlitzhohlleiter in einem Kunststoffprofil parallel zu den Stromschienen angeordnet ist. Die in diesem Dokument offenbarte Vorrichtung ist groß und vielteilig und damit aufwändig herzustellen. Zudem weisen die Kunststoffprofile keine Führung für einen Stromabnehmerwagen auf.
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Aus
DE 10 2009 024 518 A1 ist weiterhin eine kastenförmige Schleifleitungsschiene mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt, in der Mittel zur Energie- und Datenübertragung sowie Mittel zur Positionsbestimmung vorgesehen sind. Nachteilig ist dabei, dass alle Mittel separat in die Schleifleitungsschiene eingebracht werden müssen und hierdurch ein hoher Herstellungs- bzw. Montageaufwand gegeben ist.
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Aus
DE 10 2011 052 482 A1 ist ein Hohlprofil bekannt, welches zwar Vorrichtungen zur Aufnahme von verschiedenen Stromschienen zur Verfügung stellt, jedoch kein Mittel zur Datenübertragung beinhaltet. Das Hohlprofil bildet mit zwei Innenwandungen Führungsflächen für einen Stromabnehmerwagen, welcher in dem Hohlprofil verfahrbar ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine kompakte Schleifleitung zu schaffen, in der sowohl die Führung des Stromabnehmerwagens, mehrere Stromschienen sowie der Schlitzhohlleiter integriert sind.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Schleifleitung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Schleifleitung ergeben sich durch die auf den Anspruch 1 rückbezogenen Unteransprüche.
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Die erfindungsgemäße Schleifleitung, welche vorteilhaft auch eine Kastenschleifleitung sein kann, bildet mit ihrem stranggepressten geschlitzten Hohlprofil die Schleifleitungsschiene für einen Stromabnehmerwagen. Das Hohlprofil weist Seitenwandungen auf, an denen mindestens eine Stromschiene angeordnet ist. Vorteilhaft sind die Stromschienen dabei in entsprechenden Führungen gehalten, wobei die Stromschienen von den Stirnseiten der Schleifleitung in diese eingezogen werden. In dem Hohlprofil ist zudem mindestens ein Schlitzhohlleiter zur Signalübertragung angeordnet.
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Das Hohlprofil kann entweder aus Kunststoff oder Metall stranggepresst werden. Der Schlitzhohlleiter kann dabei beim Strangpressen mit ausgebildet werden, wobei er dann aus dem Material des Hohlprofils gebildet ist und somit in diesen integriert ist. Sofern das Hohlprofil aus Kunststoff gefertigt ist, können die Innenwandungen des Schlitzhohlleiters nachträglich mit einer Schicht aus leitendem Material beschichtet werden. Es ist jedoch ebenso möglich, dass die leitende Schicht beim Strangpressen des Hohlprofils mit einextrudiert wird.
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Ebenso ist es im Sinne der Erfindung, wenn ein bereits vorgefertigter Schlitzhohlleiter beim Strangpressen des Hohlprofils mit in das Hohlprofil mit einextrudiert wird.
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Sofern das stranggepresste Hohlprofil aus einem Metall ist, kann, wie zuvor bereits beschrieben, der Schlitzhohlleiter mit einextrudiert. Die Stromschienen sind bei einem Hohlprofil aus Metall ebenfalls mittels eines Isolators elektrisch zu isolieren. Dabei kann je Stromschiene ein Isolator, mit dem die Stromschiene am Hohlprofil befestigt wird, vorgesehen werden. Es ist jedoch ebenfalls möglich, dass mehrere Stromschienen an einem Isolator befestigt und zueinander auf Abstand gehalten werden, wobei der Isolator an der Innenseite des Hohlprofils befestigbar ist. Der Isolator kann dabei von der Stirnseite der Schleifleitung in diese eingezogen werden, wobei er quer zur Längserstreckung des Hohlprofils formschlüssig vom Hohlprofil gehalten wird.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, Stromschienen außen am Hohlprofil anzuordnen.
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Sofern die Schleifleitung als geschlitzte Kastenschleifleitung ausgebildet ist, befindet sich in der Regel der längs der Schleifleitung verlaufende Schlitz an der Unterseite der Kastenschleifleitung, damit eventuelles Kondenswasser aufgrund der Schwerkraft von allein aus dem Hohlprofil ablaufen bzw. Schmutz nach untern herausfallen kann. Das Hohlprofil bildet dabei Abrollflächen zu jeder Seite des Längsschlitzes mit seinen den Längsschlitz begrenzenden unteren Wandungsabschnitten. An diese unteren Wandungsabschnitte grenzen senkrechte seitliche Begrenzungswandungen, an deren Innenseiten in der Regel jeweils mindestens eine Aufnahme für eine Stromschiene angeordnet ist. Die obere Deckenwandung dient bei herkömmlichen Kastenschleifleitungen, wie z.B. der KBSL KSL der Anmelderin, ebenfalls als Abrollflächen für Laufrollen des Stromabnehmerwagens. Bei der erfindungsgemäßen Schleifleitung wird vorteilhaft der Schlitzhohlleiter an der oberen Begrenzungswandung innenliegend angeordnet, wobei der Längsschlitz des Schlitzhohlleiters nach unten weist, so dass auch aus dem Hohlraum des Schlitzhohlleiters aufgrund der Schwerkraft Kondenswasser und Schmutz nach unten herausfließen bzw. fallen kann. Der Schlitzhohlleiter kann dabei ebenfalls eine Abrollfläche bzw. Führung für z.B. mindestens eine Laufrolle des Stromabnehmerwagens bilden.
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Am Stromabnehmerwagen ist die mindestens eine in den Schlitzhohlleiter eingreifende Antenne angeordnet bzw. befestigt. Durch die Laufrollen des Stromabnehmerwagens ist die mindestens eine Antenne sicher geführt. Durch die Stromabnehmerkontakte und die Stromschienen ist der Stromabnehmerwagen jedoch zusätzlich geführt, wodurch die Antenne sicher relativ zum Längsschlitz des Schlitzhohlleiters geführt ist.
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Zur elektrischen Verbindung der Enden der Schlitzhohlleiter, welche in den in zwei aneinander grenzenden Hohlprofilen einliegen, können entweder außenliegende oder innenliegende elektrische Verbinder verwendet werden. Vorteilhaft werden meist nur außenliegende elektrische Verbinder, welche den Schlitzhohlleiter außen umfassen, verwendet, da diese den Querschnitt des Schlitzhohlleiters nicht verändern. Sofern der Schlitzhohlleiter mit in das Hohlprofil einextrudiert ist, so sind für die die Schlitzholleiterenden außen umgreifenden elektrischen Verbinder zumindest in den Endbereichen der Schleifleitungen entsprechende Aufnahmen stirnseitig vorzusehen oder nachträglich nach dem Strangpressen einzuarbeiten, insbesondere einzufräsen, damit die elektrischen Verbinder stirnseitig in die Schleifleitung einschiebbar sind.
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Mittels der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Schleifleitungen können lange Schleifleitungssysteme hergestellt werden, wobei die einzelnen Schleifleitungen in Längsrichtung hintereinander angeordnet und miteinander stirnseitig verbunden werden, wie dies von vorbekannten Schleifleitungen her bekannt ist. Die Stromschienen von stirnseitig aneinandergrenzenden Schleifleitungen sind hierbei ebenfalls mittels bekannter Stromschienenverbinder miteinander elektrisch zu verbinden.
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Anhand von Zeichnungen werden mögliche Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schleifleitung näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1: Querschnitt durch eine erste mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schleifleitung ohne Stromabnehmerwagen;
- 1a: perspektivische Ansicht der Schleifleitung gemäß 1;
- 2: Schleifleitung gemäß 1 mit Stromabnehmerwagen;
- 2a: perspektivische Ansicht der Schleifleitung gemäß 2;
- 3: zweite mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schleifleitung mit einem extrudiertem, vorgefertigtem Schlitzhohlleiter und stirnseitig eingeführtem elektrischen Verbinder;
- 3a: perspektivische Ansicht der Schleifleitung gemäß 3;
- 4: dritte mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schleifleitung mit ein-extrudiertem Schlitzhohlleiter;
- 5: vierte mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schleifleitung mit ein-extrudiertem Schlitzhohlleiter;
- 6: fünfte mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schleifleitung mit außen am Schlitzhohlleiter angeordneten elektrischen Stromschienen;
- 7: Schlitzhohlleiter einen aus dielektrischem Material bestehenden inneren Profilkern und ein diesen außen umschließendes äußeres Mantelteil aufweisend.
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In 1 ist der Querschnitt durch eine erste mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schleifleitung 1 dargestellt, welche durch das Hohlprofil 3a gebildet ist. Die 1a zeigt eine perspektivische Ansicht der Schleifleitung 1 gemäß 1. Das Hohlprofil 3a weist Seitenwandungen 3a, 3b, 3c und 3d auf, wobei die unteren Seitenwandungen 3d den Längsschlitz 2s begrenzen. Das Hohlprofil 2a ist aus Kunststoff gefertigt, wobei zur höheren Steifigkeit die Wandungen 3a, 3b, 3c doppelwandig ausgebildet sind und zahlreiche Verstärkungsrippen aufweisen.
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Im Innenraum 3i des Hohlprofils 2a ist die Schleifleitung 6 an der oberen Innenwandung 3c sowie im oberen Bereich der seitlichen Begrenzungswandungen 3a und 3b angeordnet. Die Schleifleitung 6 ist dabei u.a. mittels der Wandungsabschnitte 3k quer zur Längserstreckungsrichtung LR der Schleifleitung 1 formschlüssig im Hohlprofil 2a gehalten. Der vorgefertigte Schlitzhohlleiter 6 wird dabei nach dem Fertigstellen des Hohlprofils 2a von einer seiner Stirnseiten aus in die Aufnahme 3h eingeschoben. An den seitlichen Begrenzungswänden 3a, 3b sind innen Aufnahmen 2c ausgebildet, in die - ebenfalls von der Stirnseite des Hohlprofils 2a aus - die Stromschienen S einschiebbar sind, welche durch die Aufnahmen, die durch eingeformte Stege gebildet sind, quer zur Längserstreckungsrichtung LR der Schleifleitung gehalten sind. Je nach Bedarf können verschieden viele Stromschienen und entsprechende Aufnahmen an den Innenwandungen der Seitenwandungen 3a, 3b ausgebildet sein.
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Die beiden unteren Begrenzungswandungen 3d bilden mit ihren Innenseiten Laufflächen 3L für die Laufrollen 4a des Stromabnehmerwagens 4 (4 und 4a). Der Stromabnehmerwagen 4 weist Stromabnehmerkontakte K auf, die gegen die Stromschienen S drücken bzw. federbelastet sind. Mittels der Stromabnehmerkontakte K und der Stromschienen S ist der Stromabnehmerwagen 4 relativ zum Schlitz 6s des Schlitzhohlleiters 6 ausgerichtet. An der Oberseite des Stromabnehmerwagens 4 sind zusätzliche Gleitelemente 4b angeordnet, die in v-förmigen Führungsflächen 6g des Schlitzhohlleiters 6 entlanggleiten. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Gleitelemente 4b durch weitere Laufrollen zu ersetzen. Ebenfalls oben am Stromabnehmerwagen 4 ist eine Antenne A angeordnet, welche in den Schlitz 6s und den Hohlraum 6h des Schlitzhohlleiters 6 eingreift.
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Die 3 zeigt eine zweite mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schleifleitung 1 mit ein-extrudiertem vorgefertigtem Schlitzhohlleiter 6 und stirnseitig eingeführtem elektrisch leitendem Verbinder AV, welcher mit seinen Wandungsabschnitten AVa, AVb, AVc und AVd den stirnseitigen Endbereich des Schlitzhohlleiters 6 außen umgreift und an diesem anliegt. Der elektrische Verbinder AV erstreckt sich stirnseitig nach außen und umgreift auch das Ende des Schlitzhohlleiters der angrenzenden Schleifleitung. Die 3a zeigt eine perspektivische Ansicht der Schleifleitung 1 gemäß 3.
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Die 4 zeigt eine dritte mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schleifleitung 1, bei der die den Schlitzhohlleiter 6 bildenden Wandungen 6w, 6x, 6y mit einextrudiert sind und als Material ein Metall, insbesondere Aluminium, verwendet wird. Die Wandungen 3a, 3b, 3c und 3d sind somit aus dem gleichen Material wie die den Schlitzhohlleiter 6 bildenden Wandungen 6w, 6x, 6y. Selbstverständlich ist es alternativ auch möglich, dass die Schleifleitung 1 nicht durch ein einziges Schleifleitungsprofil gebildet ist. So ist es ebenso möglich, dass die Schleifleitung 1 durch zwei Profile P1 und P2 gebildet ist, die an der Trennlinie TR zusammengefügt, insbesondere geklebt, geschweißt, verlötet oder miteinander verschraubt werden.
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In 5 ist beispielhaft eine Schleifleitung 1 mit Kunststoffhohlprofil 2a dargestellt. Je nach geforderter Steifigkeit, sind bei dieser Schleifleitung die Wandungen 3a, 3b, 3c und 3d des geschlitzten Hohlprofils 3a mehrwandig ausgebildet. Die den Hohlraum 6h des Schlitzhohlleiters begrenzenden Wandungsabschnitte 6w, 6x, 6y mit einem leitenden Material 6k beschichtet sein. Die Beschichtung kann dabei mit einextrudiert oder nach dem Strangpressen nachträglich, z.B. mittels Besprühen, aufgetragen werden.
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Die 6 zeigt eine fünfte mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schleifleitung 1 mit außen an den Wandungsabschnitten 6t des Schlitzhohlleiters 6 angeordneten elektrischen Stromschienen 6z. Die Stromschienen 6z können an das Material des Schlitzhohlleiters 6 angeklebt werden. Es ist jedoch ebenso möglich, dass der Schlitzhohlleiter 6 entsprechend ausgeformt ist, so die Stromschienen 6z von der Stirnseite der Schleifleitung 1 her in eine entsprechende Aufnahme eingeschoben werden und danach quer zur Längserstreckungsrichtung der Schleifleitung formschlüssig von der Ausnehmung gehalten ist, wie dies beispielhaft für die Stromschienen S der 1 bis 3a und 5 dargestellt und beschrieben ist. Ebenso ist es möglich, dass die Stromschienen 6z auf entsprechend geformte Vorsprünge, wie sie beispielhaft in 4 beim Isolator 9 dargestellt sind, aufgeschoben werden können oder aufgebracht sind. Die Stromschienen 6z können gleichsam auch nur als Schleifflächen zur Führung des Stromabnehmerwagens dienen. Die Stromschienen 6z können aus einem für Stromschienen geeigneten Material gefertigt sein. Ebenso ist es möglich, dass die Stromschiene durch eine Folie gebildet ist, die auf deinen Außenbereich der Schleifleitung aufgebracht bzw. befestigt wird. Auch kann die Stromschiene mittels Fügen, Walzen oder Beschichten an dem Schleifleitungsprofil außen befestigt werden.
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Nachfolgend wird ein in 7 dargestellter Schlitzhohlleiter 60 beschrieben, der einfach in seiner Herstellung ist und sich zudem in den vorbeschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schleifleitung 1 einsetzen lässt.
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Der Schlitzhohlleiter 60 ist vorteilhaft während der Montage quer zu seiner Längserstreckungsrichtung biegbar, so dass er sich platzsparend transportieren und zudem leicht montieren lässt. Aufgrund der Tatsache, dass der innere Profilkern 61 den inneren Hohlraum 62 des Schlitzhohlleiters 60 vom Schlitzbereich 63 hermetisch trennt, kann der Hohlraum 62 nicht verschmutzen. Der innere Profilkern 61 ist aus einem dielektrischen Material mit entsprechenden Eigenschaften, so dass die elektromagnetischen Wellen durch den inneren Profilkern 61 nicht gestört werden.
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Vorteilhaft kann der innere Profilkern 61, welcher den Schlitzbereich 63 seitlich begrenzt, auch als Gleitfläche 64 verwendet werden, wodurch eine in den Schlitzbereich 63 eingreifende nicht dargestellte Antenne relativ zum Schlitzhohlleiter 60 stets optimal positioniert ist und damit eine saubere HF-Anpassung gewährleistet ist.
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Die HF-Übertragung erfolgt durch die elektrisch leitende Schicht 65, welche entweder durch Bedampfen, Elektrolyse oder eine elektrisch leitende Folie gebildet ist. Dabei kann entweder der innere Profilkern 61 außen bedampft werden oder mittels einer elektrisch leitenden Folie umwickelt werden, oder das äußere Mantelteil 66 wird an seiner Innenfläche 67 entsprechend mit einer leitenden Schicht versehen, was durch Bedampfen oder Elektrolyse erfolgen kann.
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Durch den vorbeschriebenen Aufbau des Schlitzhohlleiters 60 wird vorteilhaft wenig Material benötigt. Auch ergibt sich vorteilhaft eine Geräusch- und Verschleißminimierung. Der Verschleiß kann zudem noch durch eine Glas- oder Keramikummantelung der Antenne vermindert werden.
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Der innere Profilkern 61, welcher vorteilhaft durch ein Strangpressprofil aus Kunststoff gebildet ist, weist eine äußere Kontur und entsprechende äußere Abmessungen auf, die den Innenabmessungen eines herkömmlichen Schlitzhohlleiters für eine bestimmte Übertragungsfrequenz entsprechen. Im Querschnitt weist der innere Profilkern 61 eine U-förmige Wandung 61u auf, an der zwei Hohlkammern 62 angeformt sind. Das äußere Mantelteil 66 kann ebenfalls ein Strangpressprofil aus Kunststoff sein, wobei dieses eine Basiswandung 66a sowie zwei daran mittels eines Filmscharniers angeformten verschwenkbaren Schenkelbereichen 66b aufweist. An den freien Längsseiten 66c der Schenkelbereiche 66b sind Ausnehmungen 66e eingeformt, welche mit entsprechenden wulstförmigen Vorsprüngen 61w des inneren Profilkerns 61 Rast- oder Schnappverbindungen 67 bilden. Die leitende Schicht 65 kann durch eine elektrisch leitende Folie 65 gebildet sein und wird Außen um den inneren Profilkern 61 herumgelegt bzw. herumgewickelt. Selbstverständlich kann die Folie 65 auch auf den inneren Profilkern 61 aufgeklebt werden. Danach wird das äußere Mantelteil 66 mit seiner Basiswandung 66a von oben auf den inneren Profilkern 61 gelegt, wonach dann die Schenkelbereiche 66b zum inneren Profilkern 61 hin verschwenkt werden, bis die Rast- bzw. Schnappverbindungen 67 geschlossen sind. Die elektrisch leitende Folie 65 ist dann sicher zwischen dem inneren Profilkern 61 und dem äußeren Mantelteil 66 eingelegt bzw. eingeklemmt. Die elektrisch leitende Folie 65 kann vorteilhaft auch über die Stirnseiten des Schlitzhohlleiters 60 herausragen, so dass die überstehende Folie zur elektrischen Verbindung zweier stirnseitig aneinandergrenzender Schlitzhohlleiter 60 verwendet werden kann.
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Selbstverständlich kann die elektrisch leitende Schicht auch durch Bedampfen oder Elektrolyse an die Außenwandung des inneren Profilkerns 61 oder die Innenwandung des äußeren Mantelteils 66 aufgebracht werden. Eine elektrisch leitende Folie kann bei dieser Ausführungsform im Endbereich zwischen dem inneren Profilkern 61 und dem äußeren Mantelteil 66 eingeklemmt werden und aus dem Schlitzhohlleiter 60 stirnseitig herausragen, wobei das herausragende Ende der Folie zur elektrisch leitenden Verbindung mit einem angrenzenden weiteren Schlitzhohlleiter 60 dient.
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Das äußere Mantelteil 66 kann an seiner Außenseite 66f entsprechende Aufnahmen zum Befestigen von Befestigungsmitteln, die zum Aufhängen des Schlitzhohlleiters 60 dienen, aufweisen.
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Der innere Profilkern 61 trägt vorteilhaft wesentlich zur Stabilität des Schlitzhohlleiters 60 bei. Das äußere Mantelteil 66 ist vorteilhaft aus einem widerstandsfähigen Material.
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Der vorbeschriebene Schlitzhohlleiter 60 kann selbstverständlich in die oben beschriebene Schleifleitung 1 eingeschoben oder einextrudiert werden.
