DE2009122A1

DE2009122A1 - Verfahren zur dichten mechanischen Verbindung der Bauteile eines Kühlers

Info

Publication number: DE2009122A1
Application number: DE19702009122
Authority: DE
Inventors: Andre Meudon Hauts-De-Seine Chartet (Frankreich)
Original assignee: S.A. des Usines Chausson, Asnieres, Hauts de Seine (Frankreich)
Priority date: 1969-02-26
Filing date: 1970-02-26
Publication date: 1970-09-10
Also published as: ES376879A1; GB1306255A; BE746255A; FR2036701B1; FR2036701A1

Description

DR. ING. E. SOFFMANN · DIPL. ING. W. EITLiE · DR. HER. NAT. M. MOEFMANN

PATKMTA»Wll!EE D-8000 MÖNCHEN 81 - ARABELLASTRASSE 4 .. "HELEF,ON!.((Bilil) 911087

Societe Anonyme des Usines Chausson, Asnieres, Hauts de Seine

Prankreich

Verfahren zur dichten mechanischen Verbindung der Bauteile

eines Kiühlers

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur dichten mechani- ^ Gehen Verbindung der Bauteile eines Fahrzeugkühlers, insbeson-' dere zv/ischen den Rohren und Rohrplatten, zwischen den Rohrplatten und Wasserkästen sowie zwischen den Wasserkästen und den gegebenenfalls an diesen vorgesehenen Ansatzstutzen, und in diesem Verfahren hergestellte Kühler.

Bei bekannten Kühlern, die insbesondere zur Kühlung des Motors von Fahrzeugen benutzt werden, greifen die Enden der die umlaufende Flüssigkeit enthaltenden Rohre des KUhlerrohrbUndels in Rohrplatten ein, mit denen sie je nach Art der benutzten Werkstoffe verlötet oder verschweißt sind; Bisher

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ren hierzu komplizierte Löt- bzw. Schweißarbeiten erforderlich, da für die Verbindungen beispielsweise zwischen den Rohren und den Rohrplatten oder zwischen den Rohrplatten und den diese bedeckenden Wasserkästen Zusatzwerkstoffe, beispielsweise Zinnoder Silberlot bei Kühlern mit Rohren und Rohrplatten aus Messing oder Aluminium-Silizium-Legierungen bei Rohren und Rohrplatten aus Aluminium benutzt werden mußten, die eine innige mechanische Verbindung und eine vollkommene Abdichtung zwischen den einzelnen Teilen gewährleisten müssen und außerdem für eine erodierende und korrodierende Einwirkung der von in dem Kühler umlaufenden Flüssigkeiten nicht anfällig sein dürfen.

üs sind bereits zahlreiche Stoffe bekannt, die eine ausreichend feste mechanische Verbindung und eine ausreichende Dichtigkeit gewährleisten und einfacher als die oben genannten Werkstoffe anwendbar sind. Diese Werkstoffe, beispielsweise Klebstoffe, Zinklote u. dgl. können jedoch zur Herstellung von Kühlern nicht benutzt werden, da sie zwar zum Zeitpunkt dessen Herstellung diesem eine ausreichende Qualität verleihen, jedoch nach einer kurzen Betriebszeit schnell korrodieren oder erodieren, was zur Bildung von Leekstellon führt.

Ziel der lirfindunc 1st es, diese Nachteile zu beseitigen und die Verbindung der Bestandteile des Kühlers wesentlich zu vereinfachen, wobei die Art der für die Rohre und Rohrplatten benutzten Werkstoffe sowie die Tatsache, ob die Rohre, die Rohrplatten, die Wasserkästen und die an diesen vorgesehenen Ansatzstutzen aus demselben Werkstoff oder aus verschiedenen Werkstoffen bestehen, keine Rolle spielt.

Zu diesem Zweck ist das erfindungsgemäße Verfahren zur dichten mechanischen Verbindung der flauteile eines Kühlers

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dadurch gekennzeichnet, daß die Bestandteile des Kühlers durch einen Zusatzwerkstorf, wie Klebstoff, Weichlot, Lot mit niedrigem Schmelzpunkt u. dgl.., miteinander verbunden werden, der zu seinem Schütze gegen die durch den Flüssigkeitsumlauf im Inneren des Kühlers verursachte Erosion und Korrosion so angeordnet wird, daß -seine mit der Flüssigkeit in Berührung stehende Oberfläche äußerst gering ist und daß er in der Richtung, in welcher er sich von dieser Oberfläche aus erstreckt, eine große Stärke aufweist, wodurch die anfänglich bei Inbetriebnahme des Kühlers auftretende Erosion oder Korrosion gegebenenfalls eine Aussparung zur Aufnahme des in dem Kühler im Laufe seiner Benutzung μ gebildeten Schlamms bildet, der den Zusatzwerkstoff gegen die ^v-Flüssigkeit abschirmt und jede, weitere Erosion oder Korrosion dieses Zusatzwerkstoffes verhindert. "

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein in diesem Verfahren hergestellter Kühler, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der Zusatzwerkstoff in der Rohrplatte angeordnet ist und an der Wandung der Rohre anliegt und sich über eine gegenüber seiner sich zwischen den Rohrwandungen und der entsprechenden Wandung der Rohrplatte erstreckenden Stärke großer Länge der Rohre erstreckt, so daß seine an der Innenseite der Rohrplatte befindliche Oberfläche äußerst klein ist.

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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird. Auf dieser Zeichnung zeigen: -.. .,

Fig. 1 bis 3 schematische Schnitte durch Einzelheiten .von verschiedenen Äusführungsformeh der Verbindung zwischen Rohren und durch spanlose Verformung hergestellten Rohrplatten.

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Pig. 4 bis 7 schematische Schnitte durch Einzelheiten verschiedener Ausführungsformen der Verbindung zwischen Rohren und gegossenen Rohrplatten,

Fig. 8 einen Schnitt durch eine Aus f Uhr urigs form der Verbindung Rohre-Rohrplatte-Wasserkasten.

Fig. 1 zeigt eine Einzelheit einer der Rohrplatten 1 eines Kühlers zum Kühlen der Kühlflüssigkeit einer Verbrennungskraftmaschine. Diese Rohrplatte dient zur gegenseitigen Verbindung der Rohre 2, mit denen sie dicht verbunden sein muß.

Im vorliegenden Fall besteht die Rohrplatte 1 aus spanlos verformten! Metall, beispielsweise Messing, und ist an jeder Rohrbohrung mit einem Kragen 5 versehen, der bei der auf Fig. 1 dargestellten Ausführungsform nach unten gerichtet ist. Das Rohr 2 besteht aus Metall, beispielsweise Messing oder Aluminium, und kann verschiedene Querschnittsformen, beispielsweise kreisförmigen, ovalen Querschnitt oder rechteckigen Querschnitt mit abgerundeten kleinen Seiten u.dgl. aufweisen.

Zur dichten mechanischen Verbindung der Rohrpktte mit jedem Rohr wird mit Hilfe eines Klebstoffes, beispielsweise eines Epoxyharzklebers eine Dichtung 4 gebildet..Diese Dichtung 4 kann auch mit einem Lot mit niedrigem Schmelzpunkt, beispielsweise einem Zinklot, das sich insbesondere zur Ve-rbindung von aus Aluminium bestehenden Rohren und Rohrplatten eignet, oder durch eine Schweißung bzw. Lötung erreicht werden, die leicht auszuführen ist und insbesondere nur eine verhältnismäßig geringe Erhitzung erfordert.

Jede Dichtung 4 ist an der in Höhe der Innenseite der Rohrplatte 1 befindlichen Schmalseite durch ein Schutzelement 5 ab-

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gedeckt, das bei der auf Pig. 1 dargestellten. Äusführuhgsform aus einem auf das RoHr 2 aufgeschobenen. Gummiring besteht. Das Rohr 2 wird anschließend so gebördelt ,- daß dieser Gummiring, der nicht zur Abdichtung sondern nur zum Schutz der Oberseite des die Dichtung bildenden Werkstoffes dient, festgehalten wird» Diese Dichtung'kann ggf. auch aus einem Stoff bestehen, der von der innerhalb der Rohrplatte in Umlauf befindlichen Flüssigkeit möglicherweise angegriffen wird. Die Aufgabe des Gummiringes 5 besteht im wesentlichen darin, zu verhindern, daß die mit der Dichtung 4 in Berührung.kommende Flüssigkeit erneuert wird. Erfindungsgemäß wurde nämlich gefündehj daß es durch eine Verhinderung der Erneuerung der mit der Dichtung in Berührung kömmenden Flüssigkeit keine Rolle mehr- spielt, ob-die Dichtung zum Teil angegriffen wird, da sich hierdurch, d.h. durch das Verhindern eines Flüssigkeit sum lauf es, auf der Dichtung Ablagerungen bilden., die zusammen mit dem Schütze leinen t 5 nach einer anfänglichen Korrosion oder Erosion der Dichtung deren endgültigen Schutz gewährleistet» - "'■ . " ■ ' '■ - "

Wie Fig. 2 zeigt, kann bei einer ebenfalls aus spanlos verforrntem Metall bestehenden Rohrplatte das Schutzelement weggelassen werden. Dagegen werden in der Rohrplatte ringförmige Wülste 6 ausgebildet■, von welchen die durch di^ggfi ■ korrosionsanfällige Dichtung 'H mit der Wandung jedes Rohrs 2 verbundenen Kragen 3 ausgehen. Wie bei der auf Fig-, 1 dar^gestellten Äusführungsförm. sind die Röhrenden 2a abgebogen und liegen dadurch auf "den Wulsten 6 auf, Bei dieser .Ausführungsform ist die -mit dem innerhalb der R^nrpla'tte umlauf·enden· Flüssigkeit, in Berührung stehende Oberfläche der Dichtung 4 null oder, praktisch null, so daß die Erosion oder KorrOsion

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der Dichtung stark verringert ist und schnell durch sich zwischen dem Wulst 6 und dem abgebogenen Rohrende 2a bildenden Ablagerungen oder Schlamm kompensiert wird, wodurch ein den Werkstoff der Dichtung 4 schützender Ring gebildet wird.

Pig. 3 zeigt eine gegenüber Fig. 2 leicht abgewandelte Ausführungsform, bei welcher die Wülste nicht nach oben, sondern nach unten ragen, so daß die Kragen J statt nach unten wie auf Pig. 2 nach oben gerichtet sind. Das Ergebnis ist dasselbe, da das abgebogene Ende 2a jedes Rohrs 2 hierbei am Außenende des Kragens anliegt, wodurch aus denselben Gründen wie oben der die Dichtung 4 bildende "Werkstoff abgedeckt wird.

Die Erfindung ist auch dann anwendbar, wenn anstelle von Rohrplatten aus spanlos verformten! und ausgeschnittenen Metall dicke Rohrplatten verwendet werden, die beispielsweise aus Metall, Kunststoff, Gummi, Glas oder anderen gießbaren Werkstoffen gegossen sind.

Bei der auf Pig. 4 dargestellten Ausführungsform ist die dicke Rohrplatte I₁ in Höhe jedes Rohrs 2 mit einer Bohrung Y versehen, die über einen Teil ihrer Höhe eine zur Wandung ,jedes Rohrs 2 parallele Wandung Ya und daran anschließend eine konvergierende Wandung Yb aufweist, deren Mündung höchstens gleich den Außenabmessungen jedes Rohrs 2 ist. Die Rohre werden nach Aufbringen des die Dichtung 4 bildenden Werkstoffs in jede Rohrplatte I₁ eingepreßt, wodurch dieser Werkstoff in die von den Wandungen Ya, Yb abgegrenzten Aussparung gepreßt wird. Da die Abmessungen der Mündung der Bohrung Y höchstens gleich den Abmessungen des Rohres sind, wird die mit der innerhalb vier Rohrplatte umlaufenden Flüssigkeit in Berührung stehende Oberfläche der Dichtung 4 praktisch null, so daß eine möglicherweise auftretende Erosion

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oder Korrosion nur langsam vor sich gehen kann. Da ferner hierbei ein Teil des die Dichtung 4 bildenden Werkstoffs beseitigt wird, bildet sich zwischen dem Rohrende und dem entsprechenden Teil der Wandung der Rohrplatte ein Hohlraum, in ,welchem der sich gewöhnlich in einem Kühlkreis bildende Schlamm abgelagert wird und somit einen Schutz für die Dichtung bildet.

Fig. 5 zeigt eine ähnliche Ausführungsform, bei welcher in den dicken Rohrplatten I₁ Bohrungen 7 vorgesehen sind, deren Wandungen parallel und kontinuierlich ausgebildet sind, ti und bei der jedes Rohr 2 unterhalb der Rohrplatte eine Erweiterung 8 und oberhalb der Rohrplatte eine Aufweitung 9 aufweist. Auf diese Weise ist das Rohr mit beiden Seiten der Rohrplatte in Berührung. Dadurch ist die Dichtung 4 eingeschlossen und gegen die innerhalb der Rohrplatte und in den Rohren in Umlauf befindliche Flüssigkeit geschützt.

Bei der auf Fig. 6 dargestellten Ausführungsform ist ähnlich wie bei Fig. 1 ein Schutzelement 5^a* beispielsweise aus Gummi vorgesehen, das den im Inneren der Rohrplatte befindlichen Teil der Dichtung 4 abdeckt. Dieses Schutzelement kann wie bei der auf Fig. 1 dargestellten Ausführungsform aus einem * auf jedes Rohr aufgesetzten Ring oder aus einer perforierten ' Platte bestehen, die mindestens den Bereich der Rohrplatte bedeckt, in welchem die Rohre 2 münden. Zum Befestigen des Schutzelementes 5a ist es manchmal zweckmäßig, Klemmorgane 10 vorzusehen, die aus auf die Rohrenden aufgepreßten Ringen oder aus einer perforierten Platte bestehen.

Bei,der auf Fig. 7 dargestellten AusfUhrungsform sind in den dicken Rohrplatten in Nähe ihrer Innenseite Nuten 11 vorgesehen, in welchen ein aus Gummi oder Kunststoff bestehender

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Schutzring 12 sitzt, der die möglicherweise aus einem korrosionsanfälligen Werkstoff bestehende Dichtung 4 abdeckt.

'; Pig. 8 zeigt, wie erfindungsgemäß eine dichte Verbindung zwischen Rohren und Rohrplatten und gleichzeitig eine dichte Verbindung zwischen Rohrplatten und Wasserkästen vorgenommen werden können, wobei wiederum ein gegebenenfalls korrosions-

oder erosionsanfälliger Verbindungserkstoff benutzt wird, für den jedoch aus Gründen der einfachen Anwendbarkeit und der geringen Herstellungskosten die obengenannten Klebstoffe, . Hartlote,Weichlote oder Schweißstoffe gewählt werden.; Bei der auf Pig. 8 dargestellten AusfUhrungsform kann zur-Verbindung der Rohre 2 eine Rohrplatte 1_? verwendet werden,:-die aus einem ggf. korrosionsanfälligen Werkstoff, beispielsweise Stahl, besteht, jedoch ebenso auch aus anderen, beispielsweise aus den im Vorhergehenden genannten Werkstoffen hergestellt werden kann.

Die Abdichtung und die mechanische Verbindung zwischen Rohren und Rohrplatten wird durch eine Klebstoff-, Lot- bzw. Schweißstoffschicht Ij5 erreicht, die die gesamte Rohrplatte oder zumindest deren in Nähe der Rohre befindlichen Bereiche sowie die Bereiche bedeckt, auf welchen der Umfangsrand 14 des Wasserkastens 15 aufliegt, was sich beispielsweise danach richtet, ob die Rohrplatte Ip aus einem korrosionsanfälligen Werkstoff besteht oder nicht. Vor der Montage des Wasserkastens 15 wird eine aus Gummi, Messing, Aluminium oder anderen nicht korrosionsanfälligen Werkstoffen bestehende Deckplatte 16 auf gelegt, die die gesamte Verbindungschicht 1J> bedeckt. Anschließend wird der Wasserkasten 15 aufgesetzt und an der Rohrplatte 15 beispielsweise durch Umbiegen des Umfangsrandes l?a diese· Rohrplatte um eine an dem Wasserkasten vorgesehene Schulter oder mit Hilfe von Klammern u.dgl. befestigt.

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Claims

- 10 Patentansprüche

!../Verfahren zur dichten mechanischen Verbindung der Bauteile eines Fahrzeugkühlers, insbesondere zwischen den Rohren und Rohrplatten, zwischen den Rohrplatten und- Wasserkästen sowie zwischen den Wasserkästen und den ggf. an diesen vorgesehenen Ansatzstutzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestandteile (l, 2, I5) des Kühlers durch einen Zusatzwerkstoff (4), wie Klebstoff, Weichlot, Lot mit niedrigem Schmelzpunkt u. dgl., miteinander verbunden werden, der zu seinem W Schütze gegen die durch den Flüssigkeitsumlauf im Inneren des Kühlers verursachte Erosion und Korrosion so angeordnet wird, daß seine mit der Flüssigkeit in Berührung stehende Oberfläche äußerst gering ist und daß er in der Richtung, in welcher er sich von dieser Oberfläche aus erstreckt, eine große Stärke aufweist, wodurch die anfänglich bei Inbetriebnahme des Kühlers auftretende Erosion oder Korrosion ggf. eine Aussparung zur Aufnahme des in dem Kühler im Laufe seiner Benutzung gebildeten Schlamms bildet, der den Zusatzwerkstoff gegen die Flüssigkeit abschirmt und jede weitere Erosion oder Korrosion dieses Zusatzwerkstoffes verhindert.

fc 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η :.; e i c h η e t, daß der im Inneren des Kahlers befindliche foil dos Zusatzworkstoffes (4) zum Erreichen einer äuiöeriSl kleineu, mit der im Kühlet· umlaufenden Flüssigkeit in Jeriilnaiur; ;ueheuderi Oberfläche dieses Zusatzwerkstoffs mindestem^ ί eilv.eise mit einem Film oder einem Schutzelement (5, 5^·* lo) :ib;;eaec:':i. wird. -

ι. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch p; e ,c e u u zeichnet, daß der Zusatzwerkctoff (4) so angeordnet wird, daß seine mit der In dem Kühler umlaufenden !·' Huu? i -;Uo i ι.

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in Berührung stehende Oberfläche sich in den toten Bereichen dieses Flüssigkeitsumlaufes befindet, wodurch die den Zusatzwerkstöff. direkt berührende Flüssigkeit während des Betriebes des Kühlers nur wenig oder gar nicht erneuert wird.

4.. Ein in dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen hergestellter Kühler, dadurch geke η η ζ ei chne t, daß der Zusatzwerkstoff (4) in der Rohrplatte (1,1.) angeordnet ist und an der Wandung der Rohre (2) anliegt und sich über eine gegenüber seiner sich zwischen den Rohrwandungen und der entsprechenden Wandung der Rohrplatte erstreckenden Stärke große M ' - ■ .- - '9,

Länge der Rohre erstreckt , so daß seine an der Innenseite der Rohrplatte befindliche Oberfläche äußerst klein ist»

5-. Kühler nach Anspruch 4, dadurch ge k e η η ζ e i chne t, daß die Rohrplatte (1) im Falle ihrer Herstellung aus spanlos verformten! Metall an jeder Rohrbohrung einen verhältnismäßig hohen Kragen (3) aufweist, durch welchen das jeweilige Rohr (2.) hindurchtritt und mit welchem das Rohr durch- den sich mindestens über¹ die gesamte Höhe des Kragens erstreckenden Zusatzwerkstoff (4) verbunden ist, und daß die Rohrplatten--(Ij) ßv im Falle ihrer Herstellung aus gegossenem Werkstoff in Höhe der \V--~?^: Rohrbohrungen (7) eine große Stärke aufweisen, so daß sich der : Zusatzwerkstoff (A) über eine beträchtliche Länge der Rohre (2) " erstreckt, wobei zusätzlich Einrichtungen (7b, 8, 9» 5a, 12) vorgesehen sind, mittels welchen die in Höhe der Innenseite der Rohrplatte (1.) befindliche Oberfläche der von dem Zusatzwerkstoff gebildeten Dichtung gegenüber der Querschnittsflache dieses Zusatzwerkstoffes in dem gesamten Bereich vextingert wird, in welchem dieser die mechanische Verbindung zwischen jedem Rohr und der Rohrplatte bewirkt.

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ό. Kühler nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung der an der Innenseite der Rohrplatte (1, 1.) befindlichen Oberfläche des Zusatzwerkstoffes (4) das auf der Innenseite dieser Rohrplatte hervorragende Ende jedes Rohres (2) zur Bildung einer an dem Rand jeder Rohrbohrung der Rohrplatte anliegenden Ausweitung (2a, 9) umgebogen ist, und daß ggf. zwischen dem umgebogenen Teil (2a,9) jedes Rohres und der Innenseite der Rohrplatte ein Schutzelement (5) vorgesehen ist.

7. Kühler nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in den aus gegossenem Werkstoff wie Gummi, Kunststoff, Glas, Metall u. dgl., bestehenden Rohrplatten (I₁) vorgesehenen Rohrbohrungen (7) einen Tel (7a) mit zu jeder Rohrwandung paralleler Wandung und einen Teil (7b) mit bis zur Innenseite der Rohrplatte konvergierender Wandung aufweisen, dessen Mündung höchstend dieselben Abmessungen wie die Außenwandung des Rohs besitzen.

8. Kühler nach einem der Ansprüche 4 bis 7* dadurch g e k e η η-ze i chnet, daß in der Rohrplatte (1) im Falle ihrer Herstellung aus spanlos verformten! Metall jeweils jede Rohrbohrung umgebende, nach innen oder nach außen vorstehende Wülste (6, 6a) vorgesehen sind, von denen aus sich die den Zusatzwerkstoff (4) aufnehmenden hohen Kragen (3) erstrecken, so daß die umgebogenen Enden (2a) der Rohre (2) je nach der Anordnung der Wülste auf diesen Wülsten oder auf den Enden der Kragen aufliegen und somit die mit der auf der Innenseite der Rohrplatte im Umlauf befindlichen Flüssigkeit in Berührung stehende Oberfläche des Zusatewerkstoffes auf ein Minimum reduzieren, die sich hierbei in einem tpten Bereich des Flüssigkeitsumlaufes befindet.

9. Kühler nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch g e .kennzeichnet, daß der Zusatzwerkstoff (13) mindestens teilweise die Innenfläche einer Rohrplatte (I₂) bedeckt und so-

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mit gleichzeitig die diente, mechanische Verbindung zwischen den Rohren (2), der Rohrplatte (Ip) und einem die Rohrplätte bedeckenden Wasserkasten (15) gewährleistet und daß auf dem Zusatzwerkstoff (13) innerhalb der Rohrplatte ein diesen Zusatzwerkstoff abdeckender Schutzschirm (l6, 5a) vorgesehen ist. . .

10. Kuhler nach einem der Ansprüche 4 bis 9 j dadurch gekennzeichnet, dai3 der Schutzschirm (16, 5^a) aus einer perforierten Deckplatte, einem Lackfilm, einem Schutzanstrich, einem Kunstharzfilm oder aus einem von einem anderen Stoff gebildeten Film besteht und je nach der Natur des den Schutzschirm "bildenden Werkstoffs auf die Rohre (2) aufgesetzt ist oder durch Aufspritzen, Imprägnieren, Auftragen, Zerstäubung oder dgl. aufgebracht ist.

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