DE102017009443A1

DE102017009443A1 - Sicherheits-Kontrollanker mit eiener Dehnungs-Meßeinrichtung zur Anzeige von Gebirgsbewegungen im Berg- und Tunnelbau, sowie zur Sicherung von Berghängen und Böschungen

Info

Publication number: DE102017009443A1
Application number: DE102017009443.8A
Authority: DE
Inventors: Werner P. Berwald; Dithmar Berwald; Ulrike Geldermann; Elnar Berwald
Original assignee: H and T Handel und Technik Verwaltungs GmbH; H T Handel und Technik Verwaltungs GmbH
Current assignee: H and T Handel und Technik Verwaltungs GmbH; H T Handel und Technik Verwaltungs GmbH
Priority date: 2017-04-01
Filing date: 2017-09-29
Publication date: 2018-10-04

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Sicherheits-Dehnungs-Kontrollanker, zur Früherkennung von Gebirgsbewegungen im Berg- und Tunnelbau, als auch zur Sicherung bei gefährdeten Gebirgshängen, die mit einer mechanischen oder elektrischen Kontrolleinrichtung, die Anzeige des verbrauchten Gleitweges durch die Gebirgsmassenbewegung, auch über Funkkontakt, in mm anzeigt.Das Ankerrohr wird in der einstufigen Ankerbohrung, beispielhaft mit einer Spreizhülse, oder einer 2K - Patrone, im Bohrlochtiefsten festgelegt und mit der Ankermutter / Ankerplatte auf Dehnungsnull vorgespannt.Mit einer ferngesteuerten Ankerkontrolleinrichtung, werden die in strahlungsgefährdete Kavernen eingelagerten Güter, ferngesteuert ohne Personal zu gefährden, beobachtet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Sicherheits- Kontrollanker mit einer Ankerkontrolldose als Dehnungs-Messeinrichtung, zur Beobachtung von Gebirgsbewegungen mit großer Deformationsenergie und damit zur Gewölbesicherung im Tunnel- und Bergbau, für den Einsatz in Straßen- und Eisenbahntunnel, sowie zur Sicherung von Berghängen und Böschungen, die durch Klimaeinfluß nicht mehr vom Permafrost gehalten werden können.
Die Dehnung des Ankerrohres, verursacht durch Gebirgsschläge oder seismische Aktivitäten zur Gebirgsveränderung in allen Bauwerken, wird mit einem Skalenband in der Ankerkontrolldose, als Messeinrichtung angezeigt und kann in jeder Situation zur Auswertung einer Gebirgsbewegung abgelesen werden, um damit Gefahren einer Profilveränderung oder Abrutschen von Berghängen, frühzeitig erkennen zu Können.
Der Sicherheits-Kontrollanker wird im Bohrlochtiefsten, ohne Vorspannung teilweise festgelegt, damit das vorhandene Dehnungsvermögen des Ankerrohres in der ges. Länge, für den Mess-und Kontrollvorgang erhalten bleibt.
Das Ankerrohr wirkt als Dehnungs-Kontrollelement, ohne Voreinstellung für das vorgesehene zu sichernde Projekt. Die Darstellung der Dehnung durch eine erfolgte Gebirgsbewegung, wird mit dem abrollenden Skalenband in der Ankerkontrolldose, das mit dem im Ankerrohr eingelagerten Dehnungszugelement verbunden ist, mit der Nullstellung des Skalenbandes, in mm sichtbar anzeigt.
Gebirgsanker werden je nach dem Zustand der Gebirgsformationen, als tragender Strecken- oder Tunnelausbau, zur Gewölbesicherung durch den eingepumten 2K- Kleber, als Injektionsanker bzw. auch als Patronenanker, oder auch in Kombination mit dem Unterstützungsausbau, im Gebirge versetzt.
Mit der Dehnungsanzeige des Ankerrohres mit der Ankerkontrolldose, wird eine Gebirgsbewegung im Berg- oder Tunnelbau, oder anderen Einsätzen zur Messung einer Gebirgsbewegung, mit dem Skalenband als Meßelement sofort in mm sichtbar und lässt ein frühzeitiges mögliches Ankerversagen in einem Strecken- oder Tunnelabschnitt bzw. in allen anderen Einsatzbereichen, durch eine Gebirgsbewegung, sofort erkennen. Die notwendige Sicherung, mit zusätzlichen Mitteln, wird damit in dem geologisch gefährdeten Bereich, durch diese Kontrollmöglichkeit ausgelöst.
Mit dieser Kontrolle der Gebirgsbewegung, lassen sich die geologisch gefährdeten Strecken- oder Tunnelabschnitte im Straßen und Eisenbahnbau, als auch Hang- Abtriebs Bewegungen, sofort in 3D-Abbildungen übertragen. Mögliche Schäden und Gefahren werden frühzeitig erkannt und durch sofortige Maßnahmen im Strecken- oder Tunnelbereich, durch weitere Baumaßnahmen mit der vorhandenen und eingesetzten Ankertechnik, verhindert.
Der Einsatz dieser Sicherheits-Dehnungs-Kontrollanker, ist auch zur Gewölbesicherung in Hohlräumen für Strahlungsmüll und zur Bewegungssicherung und Beobachtung des Gewölbes der Lagerkaverne, geeignet. Der Einbau geschieht in anteiliger Kombination mit den verwendeten Ankersystemen, nach den im Vortrieb angetroffenen Gebirgssituationen mit x-Stück / m2 Sicherheits-Dehnungs-Kontrollanker / m2.
Mit der durch das abrollende Skalenband in der Ankerkontrolldosen angezeigten Veränderung des Strecken- oder Tunnelquerschnittes, durch Gebirgs- oder seismographische Bewegungen hervorgerufen, werden dann auch die Im Bergbau an den Streckenbögen oder Gebirgsankern aufgehängten Fördermittel, wie EHB-Bahnen in Mitleidenschaft gezogen. Diese Fördereinrichtungen, wie auch die Flurförderbahnen, stehen nach einer Gebirgsbewegung dann nicht mehr in der Stunde und unterliegen einem größerem Verschleiß, bzw. der gefährlichen Polygonverwerfung des EHB- und Flurförder-Schienenstranges.
Mit einer 3D-Darstellung und einer Laser- Meßeinrichtung, wird die Kontrolle der Schienenmodule in Abhängigkeit zu den Sicherheits-Dehnungs-Kontrollankern, schneller korrigierbar und der exorbitante Verschleiß vermieden.
Die Kontrolle der Ankerdehnung in Sch- Ex-Räumen, erfolgt mechanisch mit einem nicht brennbaren, abrollenden Skalenband in einer, als Montageeinheit zusammengefassten Ankerkontrolldose, die nach dem Setzen des Ankers mit der Nullstellung des Skalenbandes aufgesetzt wird und mit den unterschiedlichen farbigen Bereichen, die Gefährdung eines Strecken-oder Tunnelbruches, frühzeitig anzeigt.
Das Ankerrohr, benötigt für den Messvorgang keine Profilierung zur Verbindung mit dem Gebirge, da der erforderliche Festpunkt zur Dehnungsmessung des Ankerrohres, über ein im Ankerrohr festgelegtes Dehnungszugelement, im Bohrlochtiefsten erfolgt und diese Dehnungsdifferenz mit der Anker-Kontrolldose in mm angezeigt wird.
Gebirgsanker ähnlicher Bauart, als Gleitanker, auch zur Messung von Gebirgsbewegungen bekannt, werden in den Schriften PCTEP 91-00697, DE 3531 393 C1 , DE 3505035C , DE 3741066C1 , DE 332654 C2 und DE 102015 o00 399.1 eingehend beschrieben.
Diese bisherigen Ankerausführungen, mit den zugehörigen Formteilen einer Gleithülse, sind zur Erreichung eines Gleitweges unter Belastung mit dem erreichten Reibungsverhalten so begrenzt, dass der Gleitwiderstand nicht, oder nur ungenau mit den Abmessungen der Gleithülse als Reibungseinheit, oder auch mit einem spanabhebenden Kolben ausgeführt, zur sicheren Funktion des Ankersystems eingestellt werden kann.
Bei vielen angebotenen Konstruktionen ragen die Anker-Gleitteile in den Streckenquerschnitt, wenn auch in farbig gezeichneten Abschnitten gekennzeichnet, und stellen damit gravierende Sicherheitsmängel für einen Strecken- oder Tunnelbetrieb, zur Verursachung von Unfällen dar.
Eine genaue und weitreichende Kontrolle zur Beobachtung der Gebirgsbewegung, im gesamten Strecken oder Tunnelabschnitt, als auch die Bewegung durch Hangabtriebskräfte, wird damit ebenso ausgeschlossen. Die ungenaue Kontrolle der erfolgten Gebirgsbewegung, ist nur mit einem nachträglichen Messvorgang / Gleitanker, sehr unsicher und erfordert einen hohen Zeitaufwand. Diese Konstruktionen zeigen nicht einmal die Gefahr, eines einbrechenden Tunnel- oder Streckenabschnittes mit Gebirgsmassen an.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Sicherheits-Dehnungs -Kontrollanker mit bisher unbekannten technischen Vorteilen und mit einem breit angelegten Sicherheitsverhalten und mit weiteren Eigenschaften so auszubilden, dass zunächst keine Gleitteile des Ankers behindernd und unfallträchtig in den Strecken-oder Tunnelquerschnitten vorstehen, sondern eng mit der Strecken- oder Tunnelwand abschließen und damit die Sicherheit zur Befahrung von Strecken- und Tunnelprofilen wesentlich erhöht. Jede Gebirgsmassenbewegung, mit Veränderungen des Strecken oder Tunnelquerschnittes, wird mit dem sichtbaren Skalenband der Ankerkontrolldose, frühzeitig zur Schadensbegrenzung angezeigt und ist in mm sofort ablesbar.
Der Einsatz bezieht sich auch auf das frühzeitige Erkennen von Bergrutschen, wenn durch die Klimaveränderung, der sonst noch vorhandene Permafrost die lehmigen und gefährlichen Zwischenschichten, mit den Geröllhalden nicht mehr absichert und in dem Böschungswinkel gehalten werden können.
Mit diesem Sicherheits-Dehnungs-Kontrollankern, in den entsprechenden Dimensionen und großen Ankerplatten, werden Abrutschgefahren frühzeitig erkannt und können mit geeigneten Mitteln sofort begegnet werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils im Anspruch 1 gelöst.
Ein derartiger Sicherheits-Dehnungs-Kontrollanker, zur Bewegungsmessung des Gebirges, wird als permanent wirkendes Sicherheitsteil, dem Berg- und Tunnelbau, dem Straßen- und Eisenbahnbereich, sowie in der Gebirgssicherung zur frühzeitigen Erkennung von Bergrutschen zur Verfügung gestellt.
Für den Einsatz in wasserführenden Schichten werden diese Ankersysteme mit einem zusätzlichen Korrosionsschutz, oder aus korrosionsbeständigem Werkstoff gegen aggressive Wässer, als Langzeitanker ausgeführt und können zur Sicherung der Gewölbe, immer gefahrlos kontrollierend beobachtet werden.
Die Ankerkontrolldose wird als Bauteil so ausgeführt, dass sie sich mit der Oberfläche eng an den Querschnitt des Strecken- oder Tunnelgewölbes, ohne vorstehende Teile vor der Ankerplatte anlegt und keine Gefährdung der Belegschaft, bei einer Befahrung der damit ausgerüsteten Strecken- oder Tunnelabschnitte verursacht.
Das im Ankerrohr eingebaute und einseitig festgelegte Dehnungszugelement, zieht mit der durch eine Gebirgsbewegung ausgelösten Dehnung im Ankerrohr, das abrollende Skalenband aus der Ankerkontrolldose in das Ankerrohr. Mit der Veränderung des Skalenbandes aus der Nullstellung, wird die erfolgte Gebirgsbewegung abgelesen. Eine notwendig gewordene Gebirgssicherung, in den gefährdeten Strecken-oder Tunnelbereichen, sowie in den damit gesicherten Berghängen, kann dann mit weiteren Mitteln, frühzeitig erfolgen.
Mit dem an dem Zugstab befestigten sich abrollenden Skalenband, wird vor Erreichen der maximalen Dehnung des Ankerrohres, ein roter Messbereich des Skalenbandes in der Ankerkontrolldose sichtbar. Die verbrauchte Dehnung im eingesetzten Ankerrohr, verursacht durch alle abgebildeten Gebirgsbewegungen, wird damit frühzeitig mit dem Dehnungszugelement und in der Ankerkontrolldose angezeigt.
Die bisherige Zerspanung einer Gleithülse mit Schneidrillen im Gleitkolben, die nach einem Gleitvorgang die Futter- oder Gleithülse mit den abgeschobenen Spänen unbrauchbar macht, entfällt.
Mit dem Sicherheits-Dehnungs-Kontrollanker wird das maximal vorhandene Dehnungsvermögen des Ankerrohres, zur Gewölbesicherung genutzt.
Ebenso werden Gleithülsen, mit einem unsicheren Reibungsfaktor mit der eingebauten Kolbeneinheit, für eine Fertigungsserie mit ungleichen Eigenschaften vermieden.
Eine bisher erforderliche unwirtschaftliche Zweistufenbohrung für die bekannten Gleitanker entfällt. Der Sicherheits-Dehnungs-Kontrollanker, wird in einer normalen Ankerbohrung versetz und für den Messvorgang, ausgelöst durch eine Gebirgsbewegung in der Ankerbohrung, mit den erforderlichen Mitteln begrenzt im Bohrlochtiefsten festgelegt.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, mit den dazugehörenden Figuren:

1, zeigt den Einbauzustand eines H+T-Sicherheits-Dehnungs-Kontrollankers mit der Ankerkontrolldose, dem Skalenband mit dem Dehnungszugelement und der festgelegten Spreizhülse in einer Ankerbohrung,
2, zeigt die Ansicht und den Teil- Längsschnitt durch eine Ankerkontrolldose mit dem Skalenband und die beispielhafte Verbindung mit dem, im Ankerrohr festgelegten Dehnungszugelement.
3, zeigt den Teil-Längsschnitt und in der Ansicht mit dem einseitig festgelegten Dehnungszugelement im Ankerrohr, die H+T Patronenwickel-Mischerfräse und die beispielhafte begrenzte Festlegung des Ankerrohres, mit einem 2K- Patronenkleber im Tiefsten der Ankerbohrung.

1, zeigt den Einbauzustand eines Sicherheits-Dehnungs-Kontrollankers 1, in der Ankerbohrung 2 mit der Ankerkontrolldose 7 und dem eingelegten Skalenband 8, das mit dem Dehnungszugelement 4, das mit dem Ankerrohr 3 im Bohrlochtiefsten 11, mit dem Ankerrohr 3 über eine Lagerscheibe 12 fest verbunden ist. Das Ankerrohr 3 wird mit einer Spreizhülse 10 in einer Ankerbohrung 2 mit der Ankermutter 6 und der Ankerplatte 5, festgelegt..
Mit einer einsetzenden Gebirgsbewegung wird das Ankerrohr 3 gedehnt und das Skalenband 8 von dem im Bohrlochtiefsten 11, einseitig mit der Lagerscheibe 12 festgelegten Dehnungszugelement 4, aus der Ankerkontrolldose 7 herausgezogen. Unter der aufmontierten Plexiglasscheibe 9, kann dann der erfolgte Gleitweg 13, nach der Nullstellung 24 des Skalenbandes 8, abgelesen werden.
Das nahtlos gewalzte Ankerrohr 3 mit einer Mindestdehnung von 25%, nimmt mit einem aufgerollten Außengewinde 14, die Ankermutter 6, die Ankerkontrolldose 7 und die Spreizhülse 10 mit dem Innengewinde 14.auf.
Da das Ankerrohr 3, als Dehnungs-Kontrollanker 1, mit der Dehnungslänge 13 im Messbereich für eine Gebirgsbewegung funktioniert, ist eine Verbindung mit dem Gebirge 1 über 2K-Klebermedien zu unterbinden.
2, zeigt den Schnitt und die Ansicht der Ankerkontrolldose 7 mit dem eingelegten Skalenband 3, das über eine in der Ankerkontrolldose 2 eingezogene Gleitbahn 17, von der Plexiglasscheibe 9 mit der Nullstellung 18 abgedeckt wird.
Mit der Verbindungshülse 19 wird das Skalenband 8 mit der Anschlagöse 20, der Spannschraube 21, mit dem Dehnungszugelement 4 beweglich verbunden. Das Skalenband 8 zeigt bei einer auftretenden Dehnung mit dem Gleitweg 13 im Ankerrohr 3 über eine Rolle 21, verbunden mit der Anschlagöse 20 und der Spannchraube 22 mit der Verbindungshülse 19 des Dehnungszugelementes 4, die aufgetretene Dehnung mit dem Gleitweg 13 im Ankerrohr 3 an.
Nach dem Setzen des Dehnungskontrollankers 1 in der Ankerbohrung 2 wird mit der festgelegten Ankermutter 6, der Dehnungs- Kontrollanker 1 mit der Ankerplatte 5 und der Spreizhülse 10 verspannt, so dass die Spreizhülse 10 im Bohrlochtiefsten 11 für die von einer Gebirgsbewegung ausgelösten Dehnung mit dem Gleitweg 13 im Ankerrohr 3 festgelegt ist
Die Dosenscheibe 23 der Ankerkontrolldose 7, wird danach auf das Ankerrohr 3 mit dem Außengewinde 14 aufgeschraubt und aus der Ankerkontrolldose 7, wird das Skalenband 8 dann mit der Anschlagöse 20 und der Spannschraube 22, mit der Verbindungshülse 19 und dem Dehnungszugelement 4 verbunden. Das Oberteil 24 der Ankerkontrolldose 7 wird dann mit den 4 Ankerschrauben 25 mit der aufgesetzten Dosenscheibe 23 montiert und mit der Stellschraube 26, dann das Skalenband 8 in der Ankerkontrolldose 7, zur Nullstellung 18 des Skalenbandes 7 eingestellt.
3, zeigt den Einbau eines Sicherheits-Dehnungs-Kontrollankers 1 in einer Ankerbohrung 2 mit dem Dehnungszugelement 4, das mit der Lagerscheibe 12 mit dem Ankerrohr 3 verschweißt wurde. Ein Teilbereich des Dehnungs-Kontrollankers 1 wird in der Ankerbohrung 2 mit einer begrenzten Menge 2K-Kleberpatrone 27 festgelegt.
Um dabei den gefährlichen Fingerhandschuh-Wickeleffekt zu vermeiden, wird das Ankerrohr 3 mit der Patronen-Wickelfräse 28 ausgerüstet. Der Patronenschlauch 29 wird damit im Bohrlochtiefsten 11, zu 100% von der Patronen-Wickelfräse 28, ausgepresst und auf einen Pressraum 30 zusammengedreht. Damit wird die bisher mögliche Minderung der Haltekraft des Ankerrohres 3, durch den sonst eingemischten Patronenschlauch 29, mit dem Fingerhandschuh-Effekt, zur Minderung der Anker - Haltekraft verhindert.
Bezugszeichenliste

1: Dehnungs-Kontrollanker
2: Ankerbohrung, zu 1
3: Ankerrohr, zu 1
4: Dehnungs-Zugelement, zu 3
5: Anke platte, zu 3
6: Ankermutter, zu 3
7: Anker-Kontrolldose, zu 1
8: Skalenband, zu 7
9: Deckel, zu 7
10: Spreizhülse, zu 1
12: Lagerscheibe, zu 4
13: Gleitweg, zu 1
14: Außengewinde, zu 3
15: Gebirge, zu 2
16: Innengewinde, zu 3
17: Gleitbahn, zu 7
18: Nullstellung, zu 7
19: Verbindungshülse, zu 4
20: Anschlagöse, zu 8
21: Rolle, zu 7
22: Spannschraube, zu 8, 19,
23: Dosenscheibe, zu 7
24: Dosenoberteil, zu 7
25: 4 Stück Ankerschrauben, zu 7
26: Stellschraube, zu 8
27: Kleberpatrone, zu 3
28: Patronen-Wickelfräse, zu 3
29: Patronenschlauch, zu 27
30: Patronen-Stauchraum, zu 29

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3531393 C1 [0013]
DE 3505035 C [0013]
DE 3741066 C1 [0013]
DE 332654 C2 [0013]
DE 102015 [0013]

Claims

Sicherheits- Dehnungs - Kontrollanker, zur Gewölbesicherung und Kontrolle von Gebirgsbewegungen im Berg- und Tunnelbau, Eisenbahn- und Straßentunnel, als auch zur Sicherung von Berghängen, bestehend aus einem Ankerrohr (3) und einer damit verbundenen Ankerkontrolldose (7) verbunden mit einem Dehnungszugelement (4), dadurch gekennzeichnet, dass die durch eine Gebirgsbewegung ausgelöste Dehnung (13), in dem versetzten Ankerrohr (3) in einer Ankerbohrung (2), mit der Ankermutter (6) und Ankerplatte (5) verspannt und mit dem eingebauten einseitig festgelegten Dehnungszugelement (4) in dem Ankerrohr (3) im Bohrlochtiefsten (11), die ausgelöste Dehnung (13) im Ankerrohr (3), durch eine Gebirgsbewegung, mit dem abrollenden Skalenband (8), das mit dem Dehnungszugelement (4), aus der Ankerkontrolldose (7) gezogen, die sichtbare Kontrollanzeige, mit dem Skalenband (8) der Anker-Kontrolldose (7), ohne händischem Messvorgang, in mm anzeigt wird.
Sicherheits-Dehnungs-Kontrollanker, nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass mit der durch eine Gebirgsbewegung ausgelösten Dehnung (13) des Ankerrohres (3), mit dem farbig gekennzeichneten Skalenband (8), das Dehnungsvermögen des Ankerrohres (3) die Situation der Gewölbegefährdung angezeigt wird.
Sicherheits-Dehnungs-Kontrollanker, nach einem der Ansprüche 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Skalenband (8) verbundene und im Ankerrohr (3) eingebaute Dehnungszugelement (4) im Ankerrohr (3), im Bohrlochtiefsten (11), vor der Spreizhülse (10), oder mit einer 2K-Patrone (27) und der Patronen-Wickelfräse (28) teilweise festgelegten Ankerrohr (3), zur Funktion der Dehnungsmessung (13) im Ankerrohr (3), einseitig festgelegt wird.
Sicherheits-Dehnungs - Kontrollanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass das eingesetzte nahtlos gewalzte Ankerrohr (3) eine definierte Dehnung (13) von mindestens 26% besitzt.
Sicherheits-Dehnungs-Kontrollanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass zum Messvorgang der Dehnung (13), keine Reibungs- oder Zerspanungsarbeit oder eine Voreinstellung zur Funktion des Dehnungs-Kontrollanker (1), erforderlich ist.
Sicherheits-Dehnungs-Kontrollanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Skalenband (8) mehrfarbig und in Abschnitten länger ausgebildet ist, als die mögliche Dehnungslänge (13) des Ankerrohres (3).
Sicherheits-Dehnungs-Kontrollanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass zum Versetzen des Dehnungs-Kontrollankers (1), mit dem Ankerrohr (3) und der Spreizhülse (10) keine Zweistufenbohrung erforderlich ist.
Sicherheits-Dehnungs-Kontrollanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass keine Bauteile des Sicherheits-Dehnungs-Kontrollankers (1), den Fahrweg in einem Strecken- Tunnelprofil oder Straßenprofil behindern.
Sicherheits-Dehnungs-Kontrollanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführung aus einem korrosionsbeständigen Werkstoff, für den Einsatz in aggressiven Wässern besteht.
Sicherheits-Dehnungs-Kontrollanker, nach einem der Ansprü che 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerkontrolldose (7) elektrisch betrieben und über Fernabfrage In Lager-Kavernen, mannlos abgelesen wird.