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Die Erfindung betrifft eine Absperrvorrichtung zum Abdichten einer verformbaren Leitung sowie ein System aus einem Segment einer verformbaren Leitung und einer Absperrvorrichtung, die um eine Außenseite davon platziert ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Verwendung einer derartigen Absperrvorrichtung.
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Verformbare Leitungen wie zum Beispiel flexible Leitungen werden in großem Umfang verwendet zum Transportieren von Flüssigkeiten und Schlämmen wie zum Beispiel unterschiedliche wässrige Lösungen, flüssige Düngemittel, nicht ausgehärteter Zement, Nahrungsmittel, unterschiedliche Halbfabrikate, chemische Produkte, Papierpulpe, aber auch diverse andere Flüssig/Feststoff-Mischungen. Zum Regeln der Durchströmung solcher verformbarer Leitungen werden verschiedene Arten von (Regel-)Klappen, Ventilen und Hähnen angewandt. Derartige Klappen, Ventile und Hähne werden hierzu mit der verformbaren Leitung zusammengebaut. Ein Nachteil derartiger Klappen ist, dass diese in einem vollständig geöffneten Zustand immer noch (lokal) einen Einfluss auf die Durchströmung der Leitung ausüben können. Auch können die Klappen, Ventile und Hähne im geöffneten Zustand ein Hindernis für feste Bestandteile in den durch die Leitung geführten Flüssigkeiten und/oder Schlämmen bilden.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine einfache Lösung bereitzustellen für das regelbare Absperren einer verformbaren Leitung, ohne die Nachteile der Klappen, Ventile und Hähne gemäß dem Stand der Technik.
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Die Erfindung stellt hierzu eine Absperrvorrichtung zur Platzierung an der Außenseite einer verformbaren Leitung, insbesondere einer flüssiges Düngemittel durchführenden Leitung, umfassend einen offenen verformbaren köcherförmigen Innenmantel, und einen offenen köcherförmigen Außenmantel, welcher Außenmantel den Innenmantel wenigstens teilweise umgreifend mit dem Innenmantel verbunden ist, wobei die Verformbarkeit des Innenmantels größer ist als die Verformbarkeit des Außenmantels, und wobei zwischen dem Innenmantel und dem Außenmantel wenigstens ein mediumdichter Raum liegt, an den eine Fluiddurchführung angeschlossen ist, bereit. Die Absperrvorrichtung wird vorzugsweise derart dimensioniert, dass die verformbare Leitung in einem nicht aktivierten Zustand der Absperrvorrichtung nicht verformt wird. Mit anderen Worten ist die Innenseite des köcherförmigen Innenmantels so groß, das dieser die verformbare Leitung umgreifen kann, ohne sie zu verformen. Somit bildet die Absperrvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kein Hindernis für die Durchströmung der verformbaren Leitung, so lange die Absperrvorrichtung nicht aktiviert ist. Für die durch die verformbare Leitung strömende Flüssigkeit oder Schlamm ist die Absperrvorrichtung in nicht aktivierter Form schließlich vollständig „unsichtbar“. Ein weiterer Vorteil der Absperrvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist, dass sie ohne Beschädigung der verformbaren Leitung angebracht werden kann. Es besteht somit kein Risiko von Lecks in Folge der Platzierung einer Absperrvorrichtung. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Absperrvorrichtung an einer gewünschten Stelle um die verformbare Leitung herum angebracht werden kann, und dass sie außerdem, auch nachdem sie an einer speziellen Stelle angebracht worden ist, wieder einfach verlagert werden kann, beispielsweise indem man die Absperrvorrichtung über die verformbare Leitung verschiebt. Auch bei einer bestehenden Apparatur kann die Absperrvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einfach nachträglich angebracht werden.
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Da der Außenmantel der Absperrvorrichtung vorzugsweise weniger flexibel ist als der Innenmantel der Absperrvorrichtung wird dann, wenn der mediumdichte Raum auf Druck gebracht wird, vor allem der Innenmantel nach innen gedrängt werden, mit der Folge, dass die Absperrvorrichtung (der Innenmantel der Absperrvorrichtung) einen Druck auf die verformbare Leitung ausübt, um die herum die Absperrvorrichtung angebracht ist. Wenn der Druck des Innenmantels auf die verformbare Leitung ausreichend groß ist, verformt sich die verformbare Leitung maximal bis zu einer Orientierung, in der die verformbare Leitung vollständig zugedrückt ist. Es ist allerdings auch möglich, die verformbare Leitung mehr oder weniger stark teilweise zuzudrücken, wodurch die Durchströmung der verformbaren Leitung begrenzt wird, aber nicht vollständig behindert wird. Somit kann die Absperrvorrichtung zum Dosieren der Durchströmung verwendet werden, mit anderen Worten als eine Regelklappe. Mit der Verformbarkeit des Außenmantels und des Innenmantels ist hier das Maß der Flexibilität oder Biegsamkeit des Außenmantels und des Innenmantels gemeint, oder anders ausgedrückt die Fähigkeit des Innenmantels und des Außenmantels, Verformungen zu ertragen, bei denen der jeweilige Mantel intakt bleibt.
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In einer Ausführungsvariante der Absperrvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind der Innenmantel und der Außenmantel mediumdicht derart miteinander verbunden, dass der mediumdichte Raum (direkt) zwischen dem Innen- und Außenmantel liegt, und an diesem mediumdichten Raum ist auch die wenigstens eine Fluiddurchführung angeschlossen. Indem man nun unter Druck ein Fluid wie zum Beispiel ein Gas (Luft/pneumatisch) oder eine Flüssigkeit (hydraulisch) in den mediumdichten Raum leitet, wird die Absperrvorrichtung dann, wenn der Druck ausreichend groß ist (welches Druckniveau von den Umständen der Situation abhängt) aktiviert und die verformbare Leitung in mehr oder weniger starkem Maße „zugekniffen“. Als Alternative zu dem durch den Innenmantel und den Außenmantel gebildeten mediumdichten Raum ist es auch möglich, dass zwischen dem miteinander verbundenen Innenmantel und Außenmantel ein den Innenmantel umgebender mediumdichter Balg gelegen ist, beispielsweise ein ringförmiger Balg, an den die wenigstens eine Fluiddurchführung angeschlossen ist. Die Verbindung des Innenmantels und des Außenmantels braucht in dieser Situation nicht mediumdicht zu sein; nur eine mechanisch ausreichend starke Verbindung genügt, wenn auch ein Balg verwendet wird.
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Es ist vorteilhaft, wenn die Innenseite des köcherförmigen Innenmantels vollständig flach ist, womit gemeint ist, dass die innere Oberfläche des köcherförmigen Mantels nicht mit Teilen versehen ist, die zur Innenseite hin vorstehen. Die flache Form der Innenseite des Innenmantels bietet eine zusätzliche Garantie dafür, dass die verformbare Leitung nicht verformt wird, wenn auch die Absperrvorrichtung nicht aktiviert ist, weil auch dann, wenn der Innenmantel an der verformbaren Leitung anliegt, der eventuelle (begrenzte) Druck, den die Absperrvorrichtung auf die verformbare Leitung ausübt, über eine große Fläche mehr oder weniger gleichmäßig verteilt wird. Das Risiko lokaler Spitzenbelastungen der verformbaren Leitung (mit dem Risiko einer lokalen Verformung) wird hierdurch verringert.
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Um den Materialverbrauch zur Herstellung der Absperrvorrichtung zu minimieren, und um die Einbaumöglichkeiten der Absperrvorrichtung so groß wie möglich zu machen, ist es wünschenswert, dass die Außenseite des Innenmantels und die Innenseite des Außenmantels in der Nähe von Kopfseiten des Innenmantels und des Außenmantels miteinander verbunden sind.
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Für eine besonders stabile Kopplung des Innenmantels und des Außenmantels können diese an beiden Seiten mittels einer Buchse miteinander verbunden sein, vorzugsweise mittels einer weniger leicht verformbaren Buchse wie zum Beispiel einer metallischen Buchse. Abhängig von den Materialauswahlen können der Innenmantel und der Außenmantel beispielsweise auf so eine Buchse vulkanisiert werden. Die Buchsen bieten ferner eine gute Angriffsmöglichkeit für die Befestigung/Positionierung der Absperrvorrichtung. In der Regel haben der köcherförmige Innenmantel und der köcherförmige Außenmantel einen kreisförmigen Querschnitt, da dies den besten Anschluss an eine im Querschnitt kreisförmige verformbare Leitung bietet.
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Um dafür zu sorgen, dass die Verformbarkeit des Innenmantels größer ist als die Verformbarkeit des Außenmantels, kann die Wanddicke des Außenmantels größer sein als die Wanddicke des Innenmantels. Eine andere Maßnahme, die wohl oder nicht in Kombination mit den verschiedenen Dicken der Mäntel eingesetzt werden kann, besteht darin, den Innenmantel aus einem Material herzustellen, das leichter verformbar ist als das Material, aus dem der Außenmantel hergestellt ist, beispielsweise indem der Außenmantel aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellt ist. Der Innen- und/oder Außenmantel können vorteilhafterweise aus Segmenten von im regulären Handel erhältlichen Schläuchen hergestellt sein.
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Um in der Praxis eine gut abdichtende Absperrvorrichtung bei den Anwendungen wie oben beschrieben zu realisieren, wird die Absperrvorrichtung derart konstruiert, dass der zwischen dem Innen- und Außenmantel gelegene mediumdichte Raum und/oder der mediumdichte Balg einem Druck widerstehen kann, der ausreichend groß ist, um den Innenmantel derart zu verformen, dass die verformbare Leitung zugedrückt werden kann, beispielsweise bei Verwendung eines flüssigen Druckmittels einem Druck von wenigstens 8 × 105 Pa, vorzugsweise wenigstens 10 × 105 Pa (wobei 1 × 105 Pa = 1 bar = 10 N/cm2 ≈ 1 Atm). Es ist allerdings auch möglich, mit dem Druckmittel bei noch viel höheren Drücken zu arbeiten, beispielsweise einem Druck oberhalb von 100 × 105 Pa, oder einem Druck höher als 150 × 105 Pa. Die einfache Konstruktion der Absperrvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung macht es relativ einfach möglich, derart hohen Drücken zu widerstehen.
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In einer besonderen Ausführungsvariante ist es auch möglich, den zwischen dem Innen- und Außenmantel gelegenen mediumdichten Raum in mehrere mediumdicht voneinander getrennte Kammern zu unterteilen, wobei an jeder gesonderten Kammer wenigstens eine Fluiddurchführung angeschlossen ist. Eine Absperrvorrichtung mit mehreren Kammern vergrößert die Regelungsmöglichkeiten und/oder die Zuverlässigkeit der Absperrvorrichtung.
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Die Erfindung stellt ferner ein System aus einem Kopplungsstück für Leitungen wie zum Beispiel Schläuchen, Rohren und Röhren, und einer um die Außenseite des Kopplungsstücks herum platzierten Absperrvorrichtung wie vorstehend beschrieben bereit, wobei das Kopplungsstück wenigstens ein Segment einer verformbaren Leitung umfasst, und das Segment der verformbaren Leitung in einem nicht auf Druck gebrachten Zustand der Absperrvorrichtung nicht durch die Absperrvorrichtung verformt wird. Ein Kopplungsstück für (Kunststoff-)Leitungen wie zum Beispiel Schläuche, Röhren und Rohre wird auch als Tülle bezeichnet und kann verwendet werden, um ein bestehendes Leitungssystem aufzunehmen. Ein Vorteil der Verwendung des Systems gemäß der Erfindung besteht darin, dass auch die Verformbarkeit des Kopplungsstücks, auf das die Absperrvorrichtung ihren Druck ausübt, beherrscht wird. So kann ungeachtet der mehr oder weniger starken Verformbarkeit einer zu regelnden Leitung eine vollständig beherrschbare Situation hergestellt werden. Hierbei kann das Kopplungsstück aus einem flexiblen Röhrenteil hergestellt sein, und kann das Kopplungsstück an wenigstens einer Kopfseite mit einer Kupplung versehen sein. Eine derartige Kupplung kann beispielsweise durch ein verdicktes Ende des Kopplungsstücks mit einer darin angebrachten Bohrung gebildet sein, gegebenenfalls ferner mit einer Schlauchklemme versehen, aber auch andere bestehende Typen von Kupplungen können eingesetzt werden. Eine alternative Lösung kann aus einem zwischen dem Innenmantel und dem Außenmantel der Absperrvorrichtung gelegenen metallischen Rohr bestehen, das über ein Ende des Kopplungsstück hinaus führt und somit eine Kupplung bildet, wobei das über ein Ende des Kopplungsstück hinaus führende metallische Rohr ferner zum Anschluss an Leitungen mit variablen Durchmessern wenigstens teilweise konisch ausgeführt sein kann.
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Die Erfindung stellt ferner ein Verfahren zur Verwendung der Absperrvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wie oben beschrieben bereit. Die Absperrvorrichtung kann zum diskreten Öffnen und Schließen einer mediumdurchführenden Leitung verwendet werden, es ist aber auch möglich, die Absperrvorrichtung zur Regelung eines Volumenstroms durch eine mediumdurchführende Leitung einzusetzen. Die Absperrvorrichtung kann somit auf verschiedene Arten eingesetzt werden: Nur offen/geschlossen, oder eine eher kontinuierliche Regelung einer verbleibenden Durchführung. Eine besondere Verwendung ist die Verteilung von flüssigem Düngemittel, wobei häufig eine Apparatur mit einer großen Zahl von düngemitteldurchführenden Schläuchen verwendet wird. Auf jedem dieser Schläuche könnte eine Absperrvorrichtung gemäß der Erfindung platziert werden, um für Momente, in denen kein flüssiges Düngemittel aus einem Schlauch kommen soll (man denke an Transportbedingungen oder an Momente, in denen ein bestimmtes Bodenstück übermäßig gedüngt zu werden droht), es ist aber auch möglich, abhängig von den Umständen (man denke beispielsweise an Düngemittelbedingungen, Fahrgeschwindigkeit und (lokale) Bodenbedingungen) die Düngemitteldurchfuhr größer oder kleiner zu machen.
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Die vorliegende Erfindung wird ferner anhand der in den nachfolgenden Figuren wiedergegebenen nicht beschränkenden Ausführungsbeispiele verdeutlicht werden. Hierin zeigt:
- 1A einen Querschnitt durch ein System aus einer Absperrvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und einem Kopplungsstück;
- 1B eine Ansicht eines in 1A gezeigten, in Bestandteile zerlegten Systems aus der Absperrvorrichtung und dem Kopplungsstück;
- 2A und 2B einen Querschnitt durch das System aus der Absperrvorrichtung und dem Kopplungsstück in einem nicht auf Druck gebrachten -geöffneten- Zustand und einem auf Druck gebrachten - abdichtenden- Zustand.
- 3A eine Ansicht einer in Bestandteile zerlegten alternativen Ausführungsvariante eines Systems aus einer Absperrvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und einem Kopplungsstück;
- 3B einen Querschnitt durch das zusammengebaute, in 3A gezeigte System; und
- 3C eine perspektivische Außenansicht des in den 3A und 3B gezeigten, zusammengebauten Systems.
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1A zeigt ein Kopplungsstück 1, mit dem zwei Leitungen 2, 3 miteinander verbindbar sind. Die Leitungen 2, 3 können beispielsweise Teil eines Leitungssystems sein, mit dem Flüssigkeiten oder Schlämme transportiert oder verteilt werden. Das Kopplungsstück 1 ist zwischen den Kopfenden derart verformbar, dass das Kopplungsstück 1 zwischen den Kopfenden zusammengedrückt werden kann, wodurch eine Durchströmung desselben vermieden oder zumindest behindert wird. Um das Kopplungsstück 1 herum ist eine Absperrvorrichtung 4 platziert, die aufgebaut ist aus einem verformbaren köcherförmigen Innenmantel 5, um den herum ein köcherförmiger Außenmantel 6 angebracht ist. Der köcherförmige Innenmantel 5 und der köcherförmige Außenmantel 6 sind an den Enden mediumdicht miteinander verbunden, wodurch ein Zwischenraum 7 gebildet wird. An den Zwischenraum 7 ist eine Fluiddurchführung 8 angeschlossen. Dort, wo der köcherförmige Innenmantel 5 und der köcherförmige Außenmantel 6 miteinander verbunden sind, sind an beiden Seiten Buchsen 9 am Innenmantel 5 angebracht. Die Figur zeigt ferner, dass ein Ende des Kopplungsstücks 1 mit einer Tülle 10 versehen ist, worin der Ring 11 zum Aufnehmen der Leitung 2 platziert ist. Für eine stabile Befestigung der Leitung 2 am Kopplungsstück 1 ist ferner eine Schlauchklemme 12 vorgesehen. Im Übrigen ist auch an der der Tülle 10 gegenüberliegenden Seite des Kopplungsstücks 1 eine Schlauchklemme 12 angebracht. Die Absperrvorrichtung 4 kann in axialer Richtung gegebenenfalls über dem Kopplungsstück 1 verschoben werden. Dies macht es auch möglich, die Absperrvorrichtung 4 direkt um eine beliebige verformbare Leitung herum anzubringen und somit ohne Beschädigung der verformbaren Leitung eine externe Absperrvorrichtung anzubringen (und falls gewünscht wieder zu entfernen). Ein hierbei hinzutretender Vorteil ist, dass das Risiko von Lecks als Folge der Anwesenheit der Absperrvorrichtung 4 äußerst gering ist. Für eine detaillierte Beschreibung der Wirkung der Absperrvorrichtung 4 wird auf die 2A und 2B verwiesen.
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In 1B werden die gesonderten Teile der Absperrvorrichtung 4 und des Kopplungsstücks 1, wie bereits anhand von 1A beschrieben, in einem auseinander gebauten Zustand gezeigt.
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In 2A befindet sich die Absperrvorrichtung 4 in einem nicht auf Druck gebrachten -geöffneten- Zustand. Das verformbare Kopplungsstück 1 wird in dieser Situation nicht verformt, und eine Flüssigkeit oder Schlamm kann unbehindert durch das Kopplungsstück 1 strömen. Anstelle des Kopplungsstücks 1 kann die Absperrvorrichtung 4 auf identische Weise um eine verformbare Leitung herum angebracht sein. Der Zwischenraum 7' ist in diesem Zustand nur im Umfang begrenzt.
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In 2B befindet sich die Absperrvorrichtung 4 in einem auf Druck gebrachtenabdichtenden-Zustand. Hierzu ist im Vergleich zu dem Zustand, wie er in 2A dargestellt ist, ein Druckmittel durch Fluiddurchführung 8 unter Druck in den Zwischenraum 7" gebracht worden, mit der Folge, dass der Umfang des Zwischenraums 7" erheblich zugenommen hat. Das Ergebnis hiervon ist, dass der köcherförmige Innenmantel 5 durch den Fluiddruck im Zwischenraum 7" nach innen gedrängt wird, und da der Druck im Zwischenraum 7" auf jeden Fall größer ist als der Druck im verformbaren Kopplungsstück 1 kann das Kopplungsstück 1 selbst vollständig zugedrückt werden. Somit wird verhindert, dass eine Flüssigkeit oder ein Schlamm durch das Kopplungsstück 1 strömen kann.
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3A zeigt eine Ansicht einer in ihre Bestandteile auseinandergenommenen alternativen Ausführungsvariante eines Systems aus einer Absperrvorrichtung 11 und einem Kopplungsstück 12. Das Kopplungsstück 11 ist zwischen den Kopfenden verformbar, wodurch es zwischen den Kopfenden zusammendrückbar ist. Die Absperrvorrichtung 11 kann um das Kopplungsstück 12 herum platziert werden, wie in den 3B und 3C gezeigt werden wird. Die Absperrvorrichtung 11 besteht aus einem verformbaren köcherförmigen Innenmantel 13, um den herum ein köcherförmiger Außenmantel 14 platziert wird. Der köcherförmige Innenmantel 13 und Außenmantel 14 werden auch in dieser Variante an den Enden mediumdicht miteinander verbunden, wodurch ein expandierbarer Zwischenraum gebildet wird. An den Zwischenraum ist eine Fluiddurchführung 15 angeschlossen. Dort, wo der köcherförmige Innenmantel 13 und der Außenmantel 14 miteinander verbunden werden können, sind an einer Seite eine Buchse 16 und an der gegenüberliegenden Seite eine Buchse mit Übergangsstück 17 vorgesehen. Abweichend von der Ausführungsvariante, wie in den vorstehenden Figuren gezeigt, ist das Übergangsstück 17 so ausgeführt, dass es nicht nur zwischen dem Kopplungsstück 12 und dem Innenmantel 13 platziert werden kann, sondern es auch ein Kopfende des Kopplungsstücks 12 umgreift. Wie im Querschnitt auch in 3B sichtbar ist, ragt ein abgeschrägt zulaufendes Teil 18 des Übergangsstücks 17 über das Kopplungsstück 12 hinaus. An dieses abgeschrägt zulaufende Teil 18 des Übergangsstücks 17 ist - an der von Kopplungsstück abgewandten Seite - auch noch ein zylindrisches Endstück 19 angeschlossen. Mit diesem Übergangsstück kann eine zu koppelnde Röhre 20 (siehe 3B) einfach auf das Übergangsstück 17 geschoben werden, um dann anschließend mit einer Schlauchkupplung 21 fixiert zu werden. An der anderen Seite des Kopplungsstücks kann beispielsweise auf einfache Weise ein passendes Rohrteil 22 (siehe 3B) in das Kopplungsteil 12 gesteckt werden, um anschließend mit einer Schlauchkupplung 23 fixiert zu werden. Als Alternative ist es natürlich auch möglich, an beiden Seiten des Kopplungsstücks 12 Übergangsstücke 17 mit abgeschrägt zulaufenden Teilen 18 zu platzieren. Alle anhand von 3A beschriebenen Bestandteile sind auch im Querschnitt der Absperrvorrichtung 11 und des Kopplungsstücks 12 in 3B gezeigt. Hierin ist ferner ein expandierbarer Zwischenraum 24 sichtbar, der sich zwischen dem Innenmantel 13 und dem Außenmantel 14 befindet.
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3C zeigt eine perspektivische Außenansicht auf das zusammengebaute System aus der Absperrvorrichtung 11, dem Kopplungsstück 12, der Röhre 20 und dem Rohrteil 22, wie in den 3A und 3B gezeigt.
