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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kompensation von Längenänderungen in einer Rohrleitung, die zwischen zwei voneinander beabstandeten Enden der Rohrleitung angeordnet ist.
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Aus der
DE 39 37 956 C2 ist ein Stopfbuchsdehner für den Erdeinbau zum Herstellen einer gasdichten, biegesteifen Verbindung zwischen zwei Rohrenden einer Rohrleitung bekannt.
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Solche Dehner dienen zur Kompensation von Längenänderungen in der Rohrleitung, die beispielsweise durch Wärmeeinwirkung, insbesondere jedoch durch Senkungen oder Hebungen des Erdreichs, hervorgehoben werden.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Kompensation von Längenänderungen in einer Rohrleitung zu schaffen, die zuverlässig arbeitet, in den kathodischen Korrosionsschutz integriert werden kann und langlebig ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
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Die zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr angeordnete Lageranordnung ermöglicht die relative Bewegung des Innenrohrs und des Außenrohrs gegeneinander, wodurch Längenänderungen in der Rohrleitung, die sich aus den unterschiedlichsten Gründen ergeben können, ermöglicht werden.
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Die elektrisch leitende, am Außenumfang des Innenrohrs angeordnete Beschichtung stellt sicher, dass ein über die Rohrleitung geleiteter Kathodenschutzstrom von der erfindungsgemäßen Vorrichtung weitergeleitet wird, da auf diese Weise der Kathodenschutzstrom von dem Außenrohr zu dem Innenrohr bzw. umgekehrt fließen kann.
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Die am Außenumfang des Innenrohrs angeordnete, elektrisch isolierende Beschichtung verhindert, dass der über das Innenrohr geleitete Kathodenschutzstrom in das Erdreich abfließen kann. Dadurch, dass die elektrisch isolierende Beschichtung in keiner Position des Innenrohrs mit der Lageranordnung in Kontakt kommt, wird ein Abnutzen der elektrisch isolierenden Beschichtung verhindert, was die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Vorrichtung wesentlich erhöht. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Schwierigkeiten, die sich durch eine Abdichtung gegenüber der elektrisch isolierenden Beschichtung ergeben könnten, wie zum Beispiel Undichtigkeiten, vermieden werden und eine sehr hohe Dichtigkeit erreicht wird, da die elektrisch isolierende Beschichtung auch keinen Kontakt mit einer zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr vorgesehenen Dichtungsanordnung haben kann.
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Die zumindest mittelbar mit dem Außenrohr verbundene Abdeckung bietet sowohl einen Schutz für die elektrisch isolierende Beschichtung in der eingefahrenen Position der Vorrichtung als auch einen Schutz für die elektrisch leitende Beschichtung in sämtlichen möglichen Positionen des Innenrohrs relativ zu dem Außenrohr, da sich die Abdeckung stets über der elektrisch leitenden Beschichtung befindet.
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Eine sehr einfache Begrenzung der relativen Bewegung ergibt sich, wenn jeweilige Anschlagelemente zur Begrenzung der relativen Bewegung zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr zwischen der eingefahrenen Position und der ausgefahrenen Position der Vorrichtung vorgesehen sind. Solche Anschlagelemente können zwar als zusätzliche, separate Bauteile ausgeführt sein, es ist jedoch auch möglich, bestimmte Kanten, Hinterschneidungen bzw. Durchmesseränderungen des Innen- bzw. Außenrohrs als Anschlagelement einzusetzen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, dass die Länge der Abdeckung wenigstens annähernd der durch die Anschlagelemente begrenzten, maximal möglichen Bewegung der Vorrichtung in Längsrichtung zwischen der eingefahrenen Position und der ausgefahrenen Position entspricht. Auf diese Weise wird einerseits der Schutz der elektrisch leitenden Beschichtung gewährleistet, es wird jedoch andererseits eine zu große Länge der Vorrichtung vermieden.
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Um eine Schmierung zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr zu ermöglichen, kann des Weiteren vorgesehen sein, dass die Abdeckung wenigstens einen Zugang zur Zuführung eines Schmiermittels aufweist. Durch einen solchen Zugang kann ein Schmiermittel zwischen die Abdeckung und das Innenrohr eingeleitet werden. Insbesondere ist es möglich, ein nicht leitendes bzw. elektrisch isolierendes Schmiermittel einzuleiten, wodurch die elektrische Isolierung in diesem Bereich weiter verbessert wird. Außerdem wird auf diese Weise das Eindringen von Verunreinigungen und/oder Flüssigkeiten zuverlässig vermieden.
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Wenn in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Lageranordnung zwei voneinander beabstandete Gleitlager aufweist, die an dem Außenrohr angebracht sind und durch die das Innenrohr gleitend gelagert ist, so ergibt sich eine hinsichtlich der Führung des Innenrohrs innerhalb des Außenrohrs sehr zuverlässige Lagerung.
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Eine sehr einfache Möglichkeit zur Realisierung der Lageranordnung ergibt sich, wenn in einer weiteren vorteilhaften Erfindung eines der Gleitlager in eines der Anschlagelemente integriert ist und das andere Gleitlager in einen Brillenflansch integriert ist.
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Um das Austreten von in der Rohrleitung transportierten Medien einerseits und das Eintreten von Fremdkörpern in die Rohrleitung andererseits zu verhindern, kann zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr eine Dichtungsanordnung vorgesehen sein, die wenigstens zwei voneinander beabstandete Dichtungen aufweist.
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Eine weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, dass die Dichtungsanordnung mittels mehrerer um den Umfang des Innenrohrs verteilt angeordneter Schrauben vorspannbar ist. Mittels derartiger Schrauben kann die Dichtwirkung der Dichtungsanordnung eingestellt werden. Die eingestellte Dichtwirkung ist einhergehend mit der Reibung gegenüber dem Innenrohr, so dass die Einstellung der Vorspannung der Dichtung ein Kompromiss aus einer hohen Dichtwirkung und einer niedrigen Reibung ist. Üblicherweise lässt sich jedoch eine Vorspannung einstellen, mit der sowohl eine hohe Dichtung als auch eine niedrige Reibung gegeben ist, zumal sich die Dichtwirkung im Betrieb durch den in der Rohrleitung und damit auch in der Vorrichtung herrschenden Druck erhöht.
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Um das Eindringen von Fremdkörpern bzw. Flüssigkeiten in den Bereich der elektrisch isolierenden Beschichtung noch zuverlässiger zu verhindern, kann des Weiteren vorgesehen sein, dass die Abdeckung an ihrem dem Außenrohr abgewandten Ende ein umlaufendes Dichtelement aufweist, das gegenüber der elektrisch isolierenden Beschichtung des Innenrohrs abdichtet.
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Diese Abdichtwirkung lässt sich noch weiter erhöhen, wenn das Dichtelement gegenüber einer zusätzlichen, auf die Abdeckung aufgebrachten elektrisch isolierenden Beschichtung abdichtet.
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Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
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Es zeigt:
- 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer ausgefahrenen Position derselben;
- 2 die Vorrichtung aus 1 in einer Mittelstellung;
- 3 die Vorrichtung aus 1 in einer eingefahrenen Position;
- 4 eine vergrößerte Darstellung gemäß der Linie IV aus 3;
- 5 eine vergrößerte Darstellung gemäß der Linie V aus 1; und
- 6 eine vergrößerte Darstellung gemäß der Linie VI aus 2.
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1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Kompensation von Längenänderungen in einer Rohrleitung 2. Bei der Rohrleitung 2 kann es sich zum Beispiel um eine Gasleitung handeln, die im Erdreich verlegt wird. Zur Anbringung der Vorrichtung 1 ist die Rohrleitung 2 unterbrochen und es sind lediglich zwei voneinander beabstandete Enden 2a und 2b der Rohrleitung 2 dargestellt.
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Die Vorrichtung 1 weist ein Außenrohr 3 auf, das mit dem Ende 2a der Rohrleitung 2 verbunden ist. Des Weiteren weist die Vorrichtung 1 ein Innenrohr 4 auf, das zumindest über einen Teil seiner Länge innerhalb des Außenrohrs 3 angeordnet und mit dem anderen Ende 2b der Rohrleitung 2 verbunden ist. Das Außenrohr 3 kann an dem Ende 2a mit der Rohrleitung 2 verschweißt sein. In ähnlicher Weise kann das Innenrohr 4 an dem Ende 2b mit der Rohrleitung 2 verschweißt sein.
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Zwischen dem Außenrohr 3 und dem Innenrohr 4 ist eine Lageranordnung 5 angeordnet, die in den 1 bis 3 nur schematisch zu erkennen ist und mittels der das Innenrohr 4 und das Außenrohr 3 in einer mit „x“ bezeichneten Längsrichtung zwischen einer in 1 dargestellten ausgefahrenen Position der Vorrichtung 1 und einer in 3 dargestellten eingefahrenen Position der Vorrichtung 1 relativ zueinander beweglich gelagert sind. In 2 ist eine mittlere Position, die sich zwischen der in 1 dargestellten ausgefahrenen Position und der in 3 dargestellten eingefahrenen Position befindet, dargestellt. Durch diese relative Bewegung zwischen dem Außenrohr 3 und dem Innenrohr 4 können Längenänderungen der Rohrleitung 2 kompensiert werden. Solche Längenänderungen können sich beispielsweise durch Verschiebungen im Erdreich, durch Temperaturänderungen oder aus anderen Gründen ergeben.
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Die Lageranordnung 5 weist zwei voneinander beabstandete Gleitlager 5a und 5b auf, die im vorliegenden Fall an dem Außenrohr 3 angebracht sind und durch die das Innenrohr 4 gleitend gelagert ist. Die Gleitlager 5a und 5b sind so ausgeführt, dass sie selbst unter Biegebeanspruchung der Vorrichtung 1 die zugehörige Lauffläche nicht beschädigen, keine Blockade hervorrufen oder gar in irgendeiner Weise den kathodischen Korrosionsschutz beeinträchtigen. Des Weiteren weisen die Gleitlager 5a und 5b einen derart großen Abstand voneinander auf, dass die üblichen, in der Rohrleitung 2 auftretenden Biegekräfte sicher durch dieselben aufgenommen werden können.
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An einem Teil der Länge des Innenrohrs 4 befindet sich eine elektrisch leitende Beschichtung 6, die jedoch so dünn ist, dass sie in den Zeichnungen nicht erkennbar ist. Dennoch ist der Ort, an der sich die elektrisch leitende Beschichtung 6 befindet, in den Figuren mit dem Bezugszeichen 6 bezeichnet. Bei der elektrisch leitenden Beschichtung 6 kann es sich beispielsweise um eine hartverchromte Schicht bzw. Hartchromschicht handeln. Die elektrisch leitende Beschichtung 6 dient dazu, die Übertragung des über die gesamte Rohrleitung 2 geleiteten Kathodenschutzstrom von dem Außenrohr 3 auf das Innenrohr 4 zu gewährleisten. Zusätzlich sind zwischen dem Außenrohr 3 und dem Innenrohr 4 an zwei in den 4 und 5 erkennbaren Stellen jeweilige, von der elektrisch leitenden Beschichtung 6 unabhängige Elemente 6a aus einem Graphit-Hochdruckgewebe angeordnet, die hauptsächlich für die Übertragung des Kathodenschutzstroms verantwortlich sind. Außerdem haben die Elemente 6a eine gewisse Schmutzabstreiffunktion. Da sich das Außenrohr 3 und das Innenrohr 4, wie oben erwähnt, gegenüber einander bewegen können, stellt die elektrisch leitende Beschichtung 6 in jeder Position des Außenrohrs 3 gegenüber dem Innenrohr 4 bzw. umgekehrt des Innenrohrs 4 gegenüber dem Außenrohr 3 sicher, dass dieser Kathodenschutzstrom fließen kann. Die elektrisch leitende Beschichtung 6 ist so angeordnet, dass die Gleitlager 5a und 5b auf derselben angeordnet sind, d.h. die elektrisch leitende Beschichtung 6 bildet die Lauffläche für die Gleitlager 5a und 5b.
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Am Außenumfang des Innenrohrs 4 befindet sich außerdem eine elektrisch isolierende Beschichtung 7, die ein Abfließen des Kathodenschutzstroms in das Erdreich verhindert. Die elektrisch isolierende Beschichtung 7 kann beispielsweise aus Polyurethan bestehen oder Polyurethan aufweisen.
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Wie nachfolgend näher erläutert, erstreckt sich die elektrisch isolierende Beschichtung 7 über einen sich während der gesamten möglichen Bewegung des Innenrohrs 4 und des Außenrohrs 3 relativ zueinander nicht innerhalb des Außenrohrs 3 befindenden Teil der Länge des Innenrohrs 4 und weist eine derartige Erstreckung in Längsrichtung x des Innenrohrs 4 auf, dass sie in keiner Position des Innenrohrs 4 mit der Lageranordnung 5 in Kontakt kommen kann. Dadurch wird ein Verschleiß der elektrisch isolierenden Beschichtung 7 durch die Lageranordnung 5 verhindert.
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Zwischen dem Außenrohr 3 und dem Innenrohr 4 ist außerdem eine Dichtungsanordnung 8 vorgesehen, die wenigstens zwei voneinander beabstandete Dichtungen 8a und 8b aufweist. Die beiden Dichtungen 8a und 8b können auch als Hauptdichtungen bezeichnet werden, sind gleichwertig zueinander und sind miteinander gekoppelt, sodass die Dichtwirkung der beiden Dichtungen 8a und 8b bei steigendem Druck in der Rohrleitung 2 gleichzeitig erhöht wird. Die beiden Dichtungen 8a und 8b können getrennt voneinander auf Dichtheit überprüft werden und sind so ausgeführt, dass sie nicht undicht werden, wenn die Vorrichtung 1 unter Biegebeanspruchung axial in sich verschoben wird.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist die elektrisch isolierende Beschichtung 7 auch eine derartige Erstreckung in Längsrichtung x des Innenrohrs 4 auf, dass sie in keiner Position des Innenrohrs 4 mit der Dichtungsanordnung 8, insbesondere mit der dem Ende 2b der Rohrleitung 2 zugewandten Dichtung 8a, in Kontakt kommt. Dadurch ist sichergestellt, dass die Dichtungsanordnung 8 bzw. die Dichtungen 8a und 8b stets gegenüber der elektrisch leitenden Beschichtung 6 abdichten, was eine gute Dichtheit der Vorrichtung 1 gewährleistet.
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Die Vorrichtung 1 weist des Weiteren eine mit dem Außenrohr 3 verbundene Abdeckung 9 auf, die in der in 1 dargestellten ausgefahrenen Position der Vorrichtung 1 die elektrisch isolierende Beschichtung 7 zumindest teilweise bzw. im vorliegenden Fall zum Großteil freigibt. In der in 3 dargestellten eingefahrenen Position deckt die Abdeckung 9 die elektrisch isolierende Beschichtung 7 zumindest teilweise bzw. im vorliegenden Fall annähernd vollständig ab.
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Die Abdeckung 9 weist einen Zugang 10 zur Zuführung eines Schmiermittels in den zwischen der Abdeckung 9 und dem Innenrohr 4 gebildeten Raum auf. Bei dem Schmiermittel kann es sich um ein elektrisch nicht leitendes Schmiermittel handeln, sodass eine zusätzliche Isolierung des Innenrohrs 4 gegenüber dem Erdreich gegeben ist.
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An ihrem dem Außenrohr 3 abgewandten, d.h. dem Ende 2b der Rohrleitung 2 zugewandten Ende weist die Abdeckung 9 ein umlaufendes Dichtelement 11 auf, das gegenüber der elektrisch isolierenden Beschichtung 7 abdichtet. Dies ist in der vergrößerten Darstellung von 6 zu erkennen. Des Weiteren dichtet das Dichtelement 11 auch gegenüber einer zusätzlichen, auf die Abdeckung 9 aufgebrachten elektrisch isolierenden Beschichtung 12, die ebenfalls als Polyurethanschicht ausgebildet sein kann, ab, was ebenfalls aus 6 hervorgeht. Dadurch wird ein verbesserter Schutz gegen das Eindringen von Verunreinigungen oder anderen Fremdkörpern sowie von Feuchtigkeit in den Raum zwischen der Abdeckung 9 und dem Innenrohr 4 erreicht. Die zusätzliche elektrisch isolierende Beschichtung 12 kann auch auf weitere Bestandteile der Vorrichtung 1 aufgebracht werden, was jedoch an sich bekannt ist und daher nachfolgend nicht näher ausgeführt wird.
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Zur Begrenzung der relativen Bewegung zwischen dem Innenrohr 4 und dem Außenrohr 3 zwischen der eingefahrenen und der ausgefahrenen Position der Vorrichtung 1 weist die Vorrichtung 1 mehrere Anschlagelemente auf. Ein erstes Anschlagelement 13 ist durch eine Planfläche an dem dem Innenrohr 4 abgewandten Ende des Außenrohrs 3 gebildet. An diesem durch die Planfläche gebildeten ersten Anschlagelement 13 schlägt in der in 3 dargestellten eingefahrenen Position eine Planfläche eines dem Außenrohr 3 zugewandten, durch einen Ring gebildeten Endes 4a des Innenrohrs 4 an. Ein zweites Anschlagelement 14 begrenzt die relative Bewegung des Außenrohrs 3 gegenüber dem Innenrohr 4 in der in 1 dargestellten ausgefahrenen Position der Vorrichtung 1. Dabei liegt das durch den Ring gebildete Ende 4a mit der anderen Planfläche an dem zweiten Anschlagelement 14 an. Das zweite Anschlagelement 14 ist in der vergrößerten Darstellung von 5 besser zu erkennen.
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Die Länge der Abdeckung 9 entspricht wenigstens annähernd der durch die beiden Anschlagelemente 13 und 14 begrenzten, maximal möglichen Bewegung der Vorrichtung 1 in Längsrichtung x zwischen der eingefahrenen Position und der ausgefahrenen Position.
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Eines der Gleitlager der Lageranordnung
5, nämlich das dem Ende
2a der Rohrleitung
2 zugewandte Gleitlager
5b, ist in eines der Anschlagelemente, nämlich in das zweite Anschlagelement
14, integriert. Dies geht aus der vergrößerten Darstellung von
5 hervor. Statt in das zweite Anschlagelement
14 könnte die Dichtung
5b auch in das durch den Ring gebildete Ende
4a des Innenrohrs
4 integriert sein. Das andere Gleitlager, also das dem Ende
2b der Rohrleitung
2 zugewandte Gleitlager
5a, ist in einen sogenannten Brillenflansch
15 integriert. Da der Aufbau und der Zweck des Brillenflanschs
15 beispielsweise in der
DE 39 37 956 C2 beschrieben ist, wird hierin nicht näher darauf eingegangen. An dem Brillenflansch
15 ist die Abdeckung
9 angebracht, im vorliegenden Fall mittels mehrerer um den Umfang verteilt angeordneter Schrauben
16. Da der Brillenflansch
15 wiederum mit dem Außenrohr
3 verbunden ist, bzw. als Teil des Außenrohrs
3 angesehen werden kann, ergibt sich auf diese Weise die oben beschriebene Verbindung der Abdeckung
9 mit dem Außenrohr
3.
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Die Dichtungsanordnung 8 ist mittels mehrerer um den Umfang des Innenrohrs 4 verteilt angeordneter Schrauben 17 vorspannbar. Hierzu wirken die Schrauben 17 im vorliegenden Fall auf die dem Ende 2b der Rohrleitung 2 zugewandte Dichtung 8a. Durch entsprechendes Einstellen der Schrauben 17 kann die Dichtwirkung der Dichtungsanordnung 8 eingestellt werden. Bei dieser Einstellung der Dichtungswirkung der Dichtanordnung 8 wird auch die Reibung derselben gegenüber dem Innenrohr 4 beeinflusst. Es sollte bei dieser Einstellung also ein Kompromiss zwischen einer guten Dichtwirkung und einer geringen Reibung erreicht werden, wobei die Vorspannung zumindest derart hoch sein sollte, dass eine Dichtwirkung eintritt. Da die Vorrichtung 1 während des Betriebs von innen mit Druck beaufschlagt wird, reicht es jedoch aus, vor der Inbetriebnahme eine geringe Dichtwirkung einzustellen, da diese sich während des Betriebs erhöht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3937956 C2 [0002, 0035]
