DE1598389C - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein zum einmaligen Gebrauch bestimmtes Gerät zur Entnahme einer Probe aus flüssigen Metallen, bei welchem in einem Halterohr ein evakuiertes, an seinen beiden Enden verschlossenes Gefäß angeordnet ist, an dessen Eintrittsende das geschmolzene Metall dann in das Gefäß eintreten kann, wenn dieses Ende eine Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Gefäßes aufweist, wobei das Gefäß am einen Ende des Halterohrs befestigt ist, während das andere Ende dieses Halterohrs mit einer Traglanze verbindbar ist, um das Eintauchen des Gefäßes in die Schmelze zu erleichtern.

Hin derartiges Gerät ist beispielsweise aus der Litcraturstclle »Erfahrungen über die Probenahme von flüssigem Stahl mit der Vakuumpipette aus dem Elektroofen und der Kokille im Stahlwerk«, Stahl und Eisen 81 (1961) Nr. 24, S. 1643 ff., bekannt. Dieses bekannte Gerät weist am Eintrittsende für das flüssige Metall eine Kapillare auf, die.an ihrem Ende vakuumdicht abgeschlossen ist und beim Eintauchen in das Schmelzbad abschmilzt. Durch die sich in der Kapillare ergebende Querschnittsverengung ist eine relativ lange Zeitdauer für das Eintreten des geschmolzenen Metalls in das Gerät erforderlich, so daß die auf die übrigen Teile des Gerätes ausgeübten Hitzebeanspruchungen sehr hoch sind. Außerdem ist • eine kontrollierte Erstarrung des in das Gefäß eintretenden flüssigen Metalls nicht möglich, so daß entweder die Gefahr besteht, daß das flüssige Metall vor der vollständigen Füllung des Glasrohrs erstarrt oder daß auf Grund der langen Zeitdauer für das Eintreten des Metalls die gesamte Sonde schmilzt. Um dies zu vermeiden, sind aufwendige und schwer herzustellende

zo Isolierungen des das geschmolzene Metall aufnehmenden Gefäßes gegenüber dem Halterohr erforderlich. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zur Entnahme einer Probe aus flüssigen Metallen der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem eine einwandfreie Füllung des evakuierten Gefäßes mit dem flüssigen Metall möglich ist, und das einfach und ohne großen Aufwand vorher hergestellt werden kann, so daß die Probeentnahme durch Auswechseln des Gerätes in einer Traglanze schnell aufeinanderfolgend durchgeführt werden kann. Dabei soll sichergestellt sein, daß das evakuierte Gefäß während des Eintauchens in die Schmelze nicht schmilzt und daß andererseits die Metallprobe beim Herausziehen des Gerätes aus der Schmelze in dem Gefäß verbleibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gefäß über seine gesamte Länge im wesentlichen den gleichen Querschnitt aufweist, daß das Eintrittsende des Gefäßes mit einem glasartigen Knopf verschlossen ist, dessen Schmelztemperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Gefäßes liegt, daß ferner das Gefäß an seinem dem Eintrittsende entgegengesetzten Ende'mit feuerfestem Material zur Isolierung des Gefäßes gegenüber der Schmelze und zur Abfuhr der Erstarrungswärme aus der Probe umgössen ist und daß das Eintrittsende über das feuerfeste Material um eine Strecke X hinausragt, die gleich dem Drei- bis Fünffachen des Innendurchmessers des Gefäßes ist.

Durch diese Ausbildung des erfindungsgemäßen Gerätes zur Entnahme einer Probe aus flüssigen Metallen ist es möglich, daß nach dem Abschmelzen des glasartigen Knopfes die Probe schnell auf Grund des konstanten Querschnittes in das evakuierte Gefäß einströmt und daß die aus der Probe frei werdende Erstarrungswärme ausreichend schnell abgeführt wird, so daß diese Probe erstarrt, wobei gleichzeitig das evakuierte Gefäß von der das Halterohr umgebenden Schmelze isoliert ist, um eine Erwärmung des Gefäßes von außen und damit eine Verlangsamung der Erstarrung zu vermeiden.

Wenn die Strecke X wesentlich kleiner ist als der genannte Bereich, besteht die Gefahr, daß das in das Gefäß eintretende geschmolzene Metall verfestigt wird, bevor das gesamte Gefäß gefüllt ist. Wenn die Strecke X den angegebenen Bereich übersteigt, besteht die Gefahr, daß die Probe durch das offene, nicht verengte Ende des Gefäßes ausläuft, wenn das Gerät aus der Schmelze entfernt wird, wodurch sich

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ein nicht vollständig mit Metall gefülltes Gefäß er- Der nur einmal verwendbare Probenehmer 14 weist

geben würde. eine längliche Pappröhre 24 auf, deren Länge un-

Um eine Verunreinigung oder Verfälschung der gefähr 17,8 bis 152,4 cm (7 bis 60 Zoll) sein kann, gewonnenen Probe zu vermeiden, ist es dabei vorteil- Die Pappröhre 24 ist hohl und kann bei einem Außenhaft, wenn das Gefäß aus einem glasartigen Werk- 5 durchmesser der Röhre von 2,23 cm (⁷/e Zoll) eine stoff besteht. " Wandstärke von 0,318 cm (Vs Zoll) haben. Das eine

Zur Vermeidung einer mechanischen Beschädigung Ende der Röhre 24 ist teleskopartig über den Auf-

des Gefäßes beim Einbringen des Halterohrs und der nehmer geschoben und in kraftschlüssiger Verbindung

Traglanze durch eine Schlackenschicht hindurch in mit dem Ansatz 20.

die Schmelze ist es dabei vorteilhaft, wenn der das 10 Der Durchmesser des Aufnehmers 18 ist um den

Eintrittsende des Gefäßes verschließende Knopf durch . Abstand von ungefähr 1,59 bis 3,18 mm (Vie bis

eine tassenförmige Kappe geschützt ist. Hierdurch Vs Zoll) etwas geringer als der Innendurchmesser der

wird außerdem verhindert, daß der Knopf vorzeitig Röhre 24. Der verjüngte Ansatz 20 erleichtert das

abschmilzt. Anbringen der Röhre 24 an der Traglanze 12. Wenn

Weiterhin kann es für eine einfache Handhabung 15 erforderlich, können Mittel, beispielsweise eine Bazweckmäßig sein, wenn die Traglanze und das Halte- jonettverbindung, eine Riegelvorrichtung usw. vorrohr auf einer Geraden liegen, so daß das Halterohr gesehen werden, um die Röhre 24 zwangläufig an der teleskopartig auf die Traglanze aufgesteckt werden Traglanze 12 festzulegen. Es wurden jedoch bekann, friedigende Ergebnisse erzielt, wenn nur ein Preßsitz

Um eine möglichst billige Herstellung des zum ein- 20 zwischen Schulter 20 und Röhre 24 vorgesehen ist.

maligen Gebrauch bestimmten Gerätes zu ermög- Das andere, mit 26 bezeichnete Ende der Röhre

liehen, kann es vorteilhaft sein, wenn das Halterohr 24, wird in das geschmolzene Material, dem eine

aus Pappe besteht, da dieses aus Pappe bestehende Probe entnommen werden soll, eingetaucht.

Halterohr zwar beim Eintauchen in die Schmelze an- Im Endteil 26 der Röhre ist ein evakuiertes Gefäß

gekohlt wird, jedoch nicht völlig verbrannt wird, da 25 30 angeordnet. An seinem einen Ende 32 ist das Ge-

der hierzu notwendige Sauerstoff in der Schmelze faß 30 in irgendeiner üblichen Art, beispielsweise

bzw. in der Schlackenschicht nicht vorhanden ist. durch Erhitzen und Zusammenziehen, abgeschlossen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von in Das Gefäß 30 kann aus irgendeinem bei hohen Tem-

der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen peraturen vakuumdichten glasartigen oder kera-

noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigt 30 mischen Werkstoff, beispielsweise Quarz, bestehen.

Fig. 1 eine Seitenansicht des Gerätes zur Ent- Das andere Ende des Gefäßes 30 ist durch einen

nähme einer Probe, teilweise im Schnitt, Knopf oder ein Fenster 34 abgeschlossen. Der Knopf

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 der 34 besteht vorzugsweise aus einem glasartigen Werk-

F i g. 1, stoff, welcher eine viel niedrigere Schmelztemperatur

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 der 35 als das Gefäß 30 besitzt. Der Knopf 34 sollte vor-

F i g. 2, zugsweise einen Ausdehnungskoeffizienten besitzen,

F i g. 4 eine teilweise im Schnitt gezeigte Ansicht der mit dem des Gefäßes 30 zu vereinbaren ist, so

des rechten Endes eines anderen Ausführungsbeispiels daß, wenn es dem Hitzeschock ausgesetzt ist, Sprung-

des Gerätes, bildung verhindert wird.

F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 der 40 Innerhalb des evakuierten Gefäßes 30 sind Mittel

F i g. 4. zum Beruhigen des Stahls vorgesehen. Wie gezeigt, ist

In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen das Mittel zum Beruhigen des Stahls eine Schicht aus

gleiche Bauelemente. In Fig. 1 ist eine Probe- Aluminiumfolie 36. Die Aluminiumfolie 36 ist in

entnahmevorrichtung für geschmolzenes Metall ge- Form einer hohlen Röhre gerollt, um auf diese Weise

zeigt, welche im ganzen mit 10 bezeichnet ist. 45 maximale Oberflächengröße für die Berührung mit

Die Vorrichtung 10 weist eine Traglanze 12 auf, der Stahl-Schmelzprobe vorzunehmen. Vorgezogen

die an einem Ende einen Griff und am anderen Ende wird die Verwendung von Aluminiumfolie, die die

einen lösbar befestigten, zum einmaligen Gebrauch gesamte Außenfläche des sich innerhalb des Gefäßes

bestimmten Probenehmer 14 aufweist. Wie im folgen- 30 befindenden geschmolzenen Metalls berührt. Der

den noch erläutert wird, erleichtert die Traglanze 12 50 Werkstoff im Inneren des Gefäßes 30 zur Beruhigung

das Eintauchen eines Teiles des Probenehmers 14 in des Stahls kann jedoch auch Aluminium in anderer

das Schmelzbad. Form sein, beispielsweise Aluminiumpulver, oder ein

Als Traglanze 12 kann ein hohles Rohr vorgesehen Aluminiumüberzug an der Innenoberfläche des Ge-

sein, welches aus irgendeinem geeigneten Werkstoff, fäßes 30.

beispielsweise Stahl, besteht. Am Teil 16 kann irgend- 55 Das Gefäß 30 ist wie folgt aufgebaut: Eine aus

ein geeigneter Handgriff oder eine Greifvorrichtung Quarz hergestellte, und an beiden Enden offene

vorgesehen sein. Das vom Teil 16 entfernt liegende Röhre wird vorgesehen. Der Knopf 34 wird am einen

Ende der Traglanze 12 weist einen Aufnehmer 18 mit Ende der Quarzröhre angeschmolzen. Danach wird

verringertem Durchmesser auf, der sich in axialer Aluminiumfolie in der Form einer hohlen Röhre Richtung von einem verjüngten Ansatz 20 bis zu einer 60 oder in irgendeiner anderen Form in die Quarzröhre

Spitze 19 erstreckt. Der Aufnehmer 18 besitzt eine eingesetzt. Die Aluminiumfolie wird vorzugsweise in

Länge, die größer ist als etwa die halbe Länge des einem solchen Ausmaß vorgesehen, daß sie ungefähr

Probenehmers 14, und erstreckt sich in diesen hin- l°/o des Stahlvolumens ausmacht, welches innerhalb

ein, um einen inneren Halt gegenüber Knickbean- des Gefäßes 30 aufgenommen werden kann. Danach

spruchungen zu schaffen. Der Aufnehmer ist Vorzugs- 65 wird das Gefäß 30 evakuiert und am Ende 32

weise ein hohles Stahlrohr. Der Ansatz 20 kann zu- durch Erhitzen und Zusammenziehen desselben ver-

sammen mit dem übrigen Teil der Traglanze 12 aus schlossen,

einem Stück bestehen oder daran angeschraubt sein. Das auf diese Weise ausgebildete Gefäß 30 wird

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dann in eine sich verjüngende, nicht gezeigte, ke- zeigt, kraftschlüssig an der Schulter 22 befestigt. Soramische Gehäuseform eingesetzt. Sodann wird ein dann wird die Vorrichtung 10 von einer Bedienungshitzeisolierendes feuerfestes Material in flüssigem Zu- person am Handgriff 16 gehalten. Das rechte Ende stand in die Form eingeleitet. Das feuerfeste Material des Probenehmers 14 wird in ein Schmelzbad einist in der Zeichnung mit 38 bezeichnet. Danach läßt 5 getaucht. Infolge der baulichen Verbindung der Beman das feuerfeste Material 38 aushärten. Nachdem standteile des Probenehmers 14 ist die Eintauchtiefe dies erfolgt ist, wird das mit dem feuerfesten Material unkritisch. Wenn die Pappröhre 24 eine Länge von geschützte Gefäß 30 kraftschlüssig in das Ende 26 annähernd 61 bis 122 cm (24 bis 48 Zoll) besitzt, der Röhre 24 eingepaßt. Die leichte Verjüngung von kann sie um einen Abstand von annähernd 30,5 bis 0,00254 bis 0,0254 mm (0,0001 bis 0,001 Zoll) über io 38 cm (12 bis 15 Zoll) am Ende 26 eingetaucht werdie Länge des feuerfesten Materials von 7,62 cm den. Im allgemeinen wird die Eintauchtiefe durch (3 Zoll) erleichtert die Einfachheit des Einpressens die Schlackeschicht bestimmt. Da es das Ziel ist, eine des Körpers aus feuerfestem Material in die Röhre 24. repräsentative schlackenfreie Probe zu erhalten, kann Das frei liegende Ende des feuerfesten Körpers 38 die Eintauchtiefe in einem schlackenfreien Schmelzragt über das Ende 26 mit einem Abstand von un- 15 bad 7,6 cm (3 Zoll) und in einem Bad mit reichlich gefahr 1,59 mm (¹Ao Zoll) hinaus, was im folgenden Schlacke 30,5 bis 38 cm (12 bis 15 Zoll) betragen, erklärt werden wird. Während des Durchtritts durch die Schlacke oder

Wie in F i g. 2 gezeigt, umhüllt dann der feuerfeste kurz danach setzt die Kappe 40 den Knopf 34 dem

Körper 38 die Außenfläche des größten Teiles des Schmelzbad aus, und dieser schmilzt auf ähnliche

Gefäßes 30, einschließlich des Endes 32. Der Rest 20 Weise ab. Darauf tritt eine Probe des geschmolzenen

des Gefäßes 30 ragt über das Ende 26 und das be- Metalls in das evakuierte Gefäß 30 ein und verfestigt

nachbarte Ende des feuerfesten Körpers 38 um einen sich infolge der Isolation des feuerfesten Körpers 38

Abstand entsprechend der Strecke X hinaus. Die und der Röhre 24.

Strecke X ist zwischen 3- bis 5mal so groß wie der Das rechte Teil des Probenehmers 14 ist normaler-Innendurchmesser des Gefäßes 30. Es hat sich her- 25 weise für einen Zeitraum von annähernd 3 bis 5 Seausgestellt, daß bei diesem baulichen Zusammen- künden in das Schmelzbad eingetaucht. Für einige hang gleichmäßigere Ergebnisse erhalten werden. Der Schmelzbäder, bemerkenswerterweise bei denjenigen feuerfeste Körper 38 wirkt als ein Isolator für das in mit einem wesentlichen Mangananteil, können zudas Gefäß 30 eintretende geschmolzene Metall. Wenn sätzlich 3 bis 5 Sekunden notwendig sein. Sodann die Strecke X wesentlich kleiner ist als der oben an- 30 wird der Probenehmer 14 herausgezogen und vom gegebene Bereich, dann besitzt das in das Gefäß 30 Träger 12 getrennt. Die Pappröhre 24 wirkt mit dem eintretende geschmolzene Metall die Tendenz, sich feuerfesten Körper 38 zusammen, um die Probe zu zu verfestigen, bevor das gesamte Gefäß 30 gefüllt isolieren und auf diese Weise die schnelle Erstarrung ist. Wenn die Strecke X den oben angegebenen Be- der Probe innerhalb des Gefäßes 30 zu erleichtern, reich übersteigt, dann hat die Probe die Tendenz, 35 Wenn der Probenehmer 14 aus dem Schmelzbad gedurch das offene Ende des Gehäuses 30 auszulaufen, nommen wird, ist die Röhre 24 angekohlt, aber sie ist wenn der Probenehmer 10 aus der Schmelze entfernt im allgemeinen infolge des Fehlens von ausreichenwird, was ein nicht vollständig mit Metall gefülltes dem Sauerstoff nicht vollständig vom Schmelzbad Gefäß 30 zur Folge hat. verbraucht worden. Sodann wird das rechte Ende des

Ein Verankerungsring 41 wird um das Ende 26 40 Probenehmers 14 auf irgendeine Weise, beispielsder Röhre 24 herum angelegt. Der Ring 41 kann eine weise durch Schlagen mit einem Hammer zerbrochen Plastikhülse sein, die aus einem Polymer-Werkstoff, oder zerdrückt, um den erstarrten Metallrohling aus beispielsweise Nylon, hergestellt ist, oder er kann ein dem Inneren des Gefäßes 30 zu erhalten. Nach Erhalt plastiküberzogenes Band sein. Der Ring 41 erstreckt des Proberohlings werden die Bestandteile des Probesich, wie gezeigt, über das Ende 26 mit einem Ab- 45 nehmers 14 weggeworfen.

stand, der annähernd 4,76 mm (³Ae Zoll) sein kann, Der Träger 12 ist ein bleibender Bestandteil der

hinaus. Dieser Vorsprung des Ringes 41 bildet eine Vorrichtung 10 und wird immer wieder benutzt.

Rille für das feuerbeständige Material 43. Wenn eine weitere Probe des Schmelzmaterials ge-

Weiterhin ist eine napfförmige Kappe 40 vor- nommen werden soll, wird ein neuer Probenehmer 14

gesehen, deren offenes Ende gegenüber dem Ende 5° teleskopartig über den Aufnehmer 18 geschoben, an

26 auf der Röhre 24 angeordnet ist und um das her- der Schulter 20 befestigt und der obige Vorgang

ausragende frei stehende Ende des feuerfesten Kör- wiederholt.

pers 38 herum mittig angeordnet ist. Die Kappe 40 In den F i g. 4 und 5 ist ein Teil eines anderen bildet für das Gefäß 30 und den Knopf 34 während Ausführungsbeispieles des Probenehmers 14 dargedes Durchführens durch irgendwelche Schlacke an 55 stellt, der im ganzen mit 14' bezeichnet ist. Der der Oberfläche des Schmelzbades einen Schutz. Wäh- Probenehmer 14' stimmt mit dem Probenehmer 14 rend des Durchführens oder kurz nach dem Durch- mit Ausnahme der im folgenden erläuterten Unterführen des Probenehmers 10 durch die Schlacke schiede überein. Demgemäß sind einander entschmilzt die Kappe 40. Die Kappe 40 kann beispiels- sprechende Bauelemente mit dem gleichen, aber mit weise aus Kupfer, Stahlblech, Messing, Aluminium 6° einem Strich versehenen Bezugszeichen bezeichnet,
usw. hergestellt sein. In der Kappe 40 ist ein Loch In bestimmten Metallschmelzbädern tritt eine Reak-39 vorgesehen, um während ihres Schmelzens den tion zwischen dem Schmelzbad und der Pappröhre 24 Austritt von Gasen zu gestatten. auf. Dies macht sich durch heftige Blasenbildung und

Die Vorrichtung 10 zur Probeentnahme ge- durch Spritzen des Schmelzbades bemerkbar. Um die

schmolzener Materialien wird wie folgt verwendet: 65 Reaktion zwischen der Röhre 24' und dem Schmelz-

Der vorher zusammengesetzte Probenehmer 14 ist, bad zu mildern, ist eine feuerbeständige Hülse 44 von

mit der Traglanze 12 fluchtend, teleskopartig über ausreichender Länge vorgesehen, um auf diese Weise

den Aufnehmer 18 geschoben und, wie in F i g. 1 ge- die Röhre 24' über eine Länge, die größer ist als die

Eintauchtiefe der Röhre 24', zu umhüllen. Zudem schafft die feuerfeste Hülse 44 eine zusätzliche Isolierung für das Gefäß 30, um das Spritzen des Schmelzbades zu vermeiden.

Die Hülse 44 kann aus einem der obenerwähnten feuerfesten Werkstoffe hergestellt sein. Die Hülse 44 kann auf der Röhre 24' in irgendeiner geeigneten Weise festgehalten werden. Beispielsweise kann die Hülse 44 auf der Röhre 24 durch Anbringen von feuerfestem Zement 46 auf das Ende 26 und das benachbarte. Ende der Hülse 44 sowie durch Anbringen des gleichen Zementes 47 auf das andere Ende der Hülse 44 gehalten werden. Es sei bemerkt, daß man

die Einbuchtung für den Zement 46 durch Verlängern der Hülse 44 um einen Abstand von 3,18 bis 4,77 mm (Vs bis ³Ae Zoll) über das Ende der Röhre 24' hinaus erhält.

Der feuerfeste Körper 38 kann dadurch hergestellt werden, daß er in flüssiger Form am Ende 26 in die Röhre eingegossen wird. In diesem Fall kann ein Stöpsel aus Baumwolle oder einem anderen Werkstoff in der Röhre 24 ungefähr 7,63 cm (3 Zoll) vom

ίο Ende 26 entfernt angeordnet werden, und während des Eingießens wird das Gefäß 30 innerhalb der Röhre 24 aufrecht und mit Abstand von der Wand der Röhre gehalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (5)

Patentansprüche:

1. Zum einmaligen Gebrauch bestimmtes Gerät zur Entnahme einer Probe aus flüssigen Metallen, bei welchem in einem Halterohr ein evakuiertes an seinen beiden Enden verschlossenes Gefäß angeordnet ist, an dessen Eintrittsende das geschmolzene Metall dann in das Gefäß eintreten kann, wenn dieses Ende eine Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Gefäßes aufweist, wobei das Gefäß am einen .Ende des Halterohrs befestigt ist, während das andere Ende dieses Halterohrs mit einer Traglanze verbindbar ist, um das Eintauchen des Gefäßes in die Schmelze zu erleichtern, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) Das Gefäß (30) weist über seine gesamte Länge im wesentlichen den gleichen Querschnitt auf;

b) das Eintrittsende des Gefäßes (30) ist mit einem glasartigen Knopf (34) verschlossen, dessen Schmelztemperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Gefäßes (30) liegt;

c) das Gefäß (30) ist mit seinem dem Eintrittsende entgegengesetzten Ende (32) mit feuerfestem Material (38) zur Isolierung des Gefäßes (30) gegenüber der Schmelze und zur Abfuhr der Erstarrungswärme aus der Probe umgössen;

d) das Eintrittsende ragt über das feuerfeste Material (38) um eine Strecke X hinaus, die gleich dem Drei- bis Fünffachen des Innendurchmessers des Gefäßes (30) ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (30) aus einem glasartigen Werkstoff besteht.

3. Gerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Knopf (34) durch eine tassenförmige Kappe (40) geschützt ist.

4. Gerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Traglanze (12) und das Halterohr (24) auf einer Geraden liegen.

5. Gerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halterohr (24) aus Pappe besteht.