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Die
Erfindung betrifft einen Kugelhahn der im Oberbegriff des Anspruchs
1 angegebenen Gattung.
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Bei
verschiedenen Gebäudeinstallationen für Gas- und/oder
Wasser werden Rohrleitungen ortsfest verlegt, um die gewünschte Führung des
jeweiligen Fluids zu gewährleisten.
Für die
Absperrung der jeweiligen Rohrleitung oder aber auch für die Einstellung
der Durchflussmenge werden sogenannte Kugelhähne in den Rohrleitungen angebracht.
Diese umfassen ein Hahngehäuse
mit einer im Hahngehäuse
um eine Schwenkachse schwenkbar gelagerten Kugel. Die Kugel enthält eine
Durchgangsbohrung und kann um 90° verschwenkt
werden. Sofern die Durchgangsbohrung der Kugel achsparallel zur Rohrleitung
liegt, ist der Durchfluss durch die Rohrleitung freigegeben. Bei
einer Drehung um 90° liegt
die Durchgangsbohrung quer dazu. Die Kugel versperrt den Durchgang,
so dass die jeweilige Rohrleitung abgesperrt ist. Die Betätigung bzw.
die Verschwenkung der Kugel erfolgt über ein Betätigungselement, welches auf
einer Seite des Hahngehäuses
angeordnet ist.
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In
einer vorbekannten Bauform ist das Gehäuse an seinen beiden Enden
mit je einem Außengewinde
versehen. Auf Seiten der ange schlossenen Rohrleitungen befindet
sich eine Überwurfmutter,
die auf das jeweilige Außengewinde
des Hahngehäuses aufgeschraubt
wird, um eine Verbindung zwischen Rohrleitung und Kugelhahn herzustellen.
Die Anordnung einer Überwurfmutter
ist wegen des damit verbundenen Teileaufwandes kostenintensiv. Es
entstehen mehrere Dichtflächen,
zu deren Abdichtung besondere Sorgfalt aufgewandt werden muss. Das Hahngehäuse des
Kugelhahns kann zwar in einer bestimmten Drehwinkellage eingebaut
werden, so dass das Betätigungselement
für den
Benutzer leicht zu erreichen ist. Die Montage mittels der Überwurfmutter
ist jedoch aufwändig,
da der Monteur gleichzeitig die vorgesehene Drehwinkellage des Hahngehäuses und
die fluiddichte Verschraubung mittels der Überwurfmutter beachten muss.
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In
einer abweichenden vorbekannten Bauform weist das Hahngehäuse an zumindest
einem seiner Enden eine Gewindemuffe mit einem Innengewinde zur
Verschraubung mit der Rohrleitung auf. Für eine Montage in räumlich beengten
Umgebungsbedingungen ist diese Ausführung jedoch ungeeignet. Das
Hahngehäuse
wird mittels seines Innengewindes auf ein Außengewinde der angrenzenden
Rohrleitung so weit aufgeschraubt, bis die Schraubverbindung fluiddicht
ist. Die hierbei erreichte Drehwinkellage des Hahngehäuses kann
jedoch kaum bzw. nur in engen Grenzen beeinflusst werden. Es kommt
immer wieder vor, dass das Betätigungselement
der Kugel dann im montierten Zustand auf der dem Benutzer abgewandten
Rückseite
der Anordnung zu liegen kommt. Hierbei ist das Betätigungselement
schlecht oder gar nicht erreichbar. Außerdem kann seine jeweils eingestellte
Schwenkwinkellage zur Überprüfung des
offenen oder geschlossenen Schwenkzustandes nicht oder nur schwer
erkannt werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Kugelhahn
derart weiterzubilden, dass bei vereinfachter Montierbarkeit die
Benutzerfreundlichkeit verbessert ist.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Kugelhahn mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Es
wird eine Ausführung
vorgeschlagen, bei der auf der einem ersten Betätigungselement gegenüberliegenden
Seite des Hahngehäuses
ein weiteres Betätigungselement
für die
Kugel vorgesehen ist. Bei dieser Ausgestaltung kommt es bei der
Verschraubung des Kugelhahnes mit den angrenzenden Rohrleitungen
nicht mehr auf die relative Drehwinkellage an. Die Schraubverbindung
kann fluiddicht festgezogen werden, ohne dabei die Drehwinkellage
des Hahngehäuses
relativ zur ortsfesten Umgebung beachten zu müssen. Vielmehr weist unabhängig von der
Drehwinkellage jeweils eines der beiden Betätigungselemente zum Benutzer
hin. Dieser kann das jeweilige ihm zugewandte Betätigungselement
leicht bedienen und auch dessen Stellwinkel ablesen bzw. erkennen.
Der erfindungsgemäße Kugelhahn
kann auch mit Rohrleitungen und anderen Baugruppen in der Werkstatt
vormontiert werden. Die ansonsten bei einem Kugelhahn nach dem Stand
der Technik latent gegebene Gefahr einer falsch orientierten Vormontage
ist hier ausgeschlossen, da in jeder möglichen Einbaulage immer ein
Betätigungselement
dem Benutzer zugewandt ist.
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Die
vorteilhafte Wirkung kommt insbesondere bei einer Ausgestaltung
zum Tragen, bei der das Hahngehäuse
an einem Ende eine drehfest damit verbundene, insbesondere einteilig
mit dem Hahngehäuse
ausgeführte
Gewindemuffe mit einem Innengewinde zur Verschraubung mit der Rohrleitung
aufweist. Zusätzliche
Einzelteile wie Überwurfmuttern oder
dergleichen sind nicht erforderlich. Vielmehr wird das Hahngehäuse mit
seiner Gewindemuffe einfach auf ein Außengewinde der Rohrleitung
aufgeschraubt. Unter Zwischenlage von zusätzlichen Dichtmitteln wie Hanf
oder Teflonband wird dabei die Verschraubung so weit festgezogen,
bis die gewünschte
Dichtigkeit erzielt ist und ohne dabei auf die Drehwinkellage zu
achten. Ein Rückdrehen
des Hahngehäuses
zur Einstellung einer bestimmten Drehwinkellage mit dem Risiko eines
Dichtigkeitsverlustes ist nicht erforderlich. Teile- und Montageaufwand
sind deutlich verringert.
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In
vorteilhafter Weiterbildung ist das Hahngehäuse an seinem dem vorgenannten
Ende gegenüberliegenden
Ende mit einem Außengewinde
zur Verschraubung mit einer weiteren Rohrleitung versehen. Hier
kann nach Belieben und ohne Beachtung der Einbau-Drehwinkellage des Hahngehäuses der nächste Rohrabschnitt
oder auch in erfindungsgemäßer Weise
ausgestalteter weiterer Kugelhahn aufgeschraubt werden.
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Das
Betätigungselement
umfasst in einer bevorzugten Ausführungsform einen insbesondere zweiflügeligen,
manuell zu betätigenden
Hebel. Zumindest einer der beiden Hebel kann in allen Einbausituationen
vom Benutzer ergriffen und betätigt
werden. Je nach Einbausituation sind auch beide Hebel zugänglich,
so dass bei Bedarf höhere
Handkräfte aufgebracht
werden können.
Die Aufbringung höherer
Handkräfte
bei gleichzeitig geringem Bauraum wird durch eine zweiflügelige Ausgestaltung
unterstützt.
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Alternativ
kann es zweckmäßig sein,
dass das Betätigungselement
im Hahngehäuse
und gegenüber
dessen Außenkontur
versenkt angeordnet ist, wobei das Betätigungselement eine Werkzeugaufnahme
insbesondere in Form eines Schlitzes für die Betätigung mittels eines Werkzeuges
aufweist. Zur Betätigung
der Kugel ist ein Werkzeug beispielsweise in Form eines Schraubendrehers,
eines Sechskantschlüssels
oder dergleichen erforderlich, wodurch eine versehentliche Betätigung bzw.
Verstellung vermieden wird. Hierbei kommen die erfindungsgemäßen Vorteile
besonders deutlich zum Tragen: Das Ansetzen eines Werkzeuges setzt
noch mehr als bei rein manueller Betätigung das Vorhandensein eines
entsprechenden Freiraumes voraus. Dieser Freiraum ist durch das
Vorhandensein zweier sich gegenüberliegender
Betätigungselemente
in allen Drehwinkel-Einbaulagen sichergestellt, während nach
dem Stand der Technik mit nur einem Betätigungselement die Zugänglichkeit
für ein
Werkzeug oft nicht gegeben ist.
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In
vorteilhafter Weiterbildung sind beidseitig des Hahngehäuses zwei
gleiche Betätigungselemente
vorgesehen. Es können
standardisierte Normteile eingesetzt werden, die in hoher Stückzahl produziert nur
geringe Kosten verursachen. Außerdem
steht dem Benutzer unabhängig
von der Einbaulage des Kugelhahns immer nur eine bestimmte, nämlich die für den jeweiligen
Anwendungsfall vorgesehene Bauform des Betätigungselementes in der vorgesehenen Ausführung zur
Verfügung.
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Es
kann zweckmäßig sein,
den erfindungsgemäßen Kugelhahn
als reines Absperr- bzw. Durchflussmengenbegrenzungsventil einzusetzen.
In einer bevorzugten Ausführungsform
ist in das Hahngehäuse
ein Durchflussmesser mit einem federvorgespannten Widerstandskörper und
einem Sichtfenster zur Ablesung der Lage des Widerstandskörpers integriert.
Vorteilhaft sind dabei zwei sich gegenüberliegende Sichtfenster vorgesehen.
Wie auch bei den Betätigungselementen
kommt es bei den beiden sich gegenüberliegenden Sichtfenstern
auf die relative Drehwinkel-Einbaulage
des Hahngehäuses
nicht an, da immer zumindest eines der beiden Sichtfenster für den Benutzer
einsehbar ist. Die Durchflussmenge kann durch das jeweils mindestens
eine gut zugängliche
Betätigungselement
feinfühlig
eingestellt werden, wobei gleichzeitig eine gute Sichtkontrolle
des eingestellten Wertes anhand des jeweils dem Benutzer zugewandten
Sichtfensters möglich
ist.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im Folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 in
einer Längsschnittdarstellung
einen erfindungsgemäß ausgeführten Kugelhahn
mit zwei sich gegenüberliegenden,
jeweils als zweiflügelige Hebel
ausgebildeten Betätigungselementen;
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2 eine
Variante der Anordnung nach 1 mit zwei
in das Hahngehäuse
integrierten, durch einen Schraubendreher einzustellenden Betätigungselementen,
und mit einem in das Hahngehäuse
integrierten Durchflussmesser.
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1 zeigt
in einer Längsschnittdarstellung einen
erfindungsgemäß ausgeführten Kugelhahn 1, der
zur ortsfesten Montage in einer Gebäudeinstallation vorgesehen
ist. Der Kugelhahn 1 ist hierzu in weiter unten näher beschriebener
Weise mit zwei angedeuteten Rohrleitungen 12, 12' verschraubt.
Die Rohrleitungen 12, 12' und der Kugelhahn 1 können zur
Durchleitung von Wasser, Gas oder eines anderen Fluids vorgesehen
sein.
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Der
Kugelhahn 1 umfasst ein Hahngehäuse 2, welches sich
entlang einer Längsachse 30 erstreckt.
In Richtung der Längsachse 30 weist
das Hahngehäuse 2 zwei
Enden 7, 8 auf, an denen es mit der jeweiligen
Rohrleitung 12, 12' verschraubt
ist. An seinem einen Ende 7 ist eine Gewindemuffe 9 einteilig
mit dem Hahngehäuse 2 ausgebildet,
wodurch eine drehfeste Verbindung zwischen der Gewindemuffe 9 und
dem Hahngehäuse 2 gebildet
ist. Die Gewindemuffe 9 ist mit einem Innengewinde 10 versehen,
mittels dessen das Hahngehäuse 2 auf
ein nicht näher
bezeichnetes Außengewinde
der zugeordneten Rohrleitung 12 unter Zwischenlage von nicht
dargestellten Dichtmitteln wie Hanf oder Teflonband aufgeschraubt
ist.
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Am
gegenüberliegenden
Ende 8 ist das Hahngehäuse 2 mit
einem Außengewinde 11 versehen,
auf das die zugeordnete Rohrleitung 12' mit einem nicht näher bezeichneten
Innengewinde ebenfalls unter Zwischenlage von oben genannten Dichtmitteln
aufgeschraubt ist. Beide Verschraubungen der Rohrleitungen 12, 12' mit dem Hahngehäuse 2 sind
drehend um die Längsachse 30 derart
festgezogen, dass eine fluiddichte Verschraubung entsteht.
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Im
Inneren des Hahngehäuses 2 ist
eine Kugel 4 um eine Schwenkachse 3 schwenkbar
gelagert, wobei die Schwenkachse 3 rechtwinklig zur Längsachse 30 des
Hahngehäuses 2 liegt.
Dabei ist die Kugel 4 zwischen zwei Dichtringen 19 dichtend
gehalten, wobei ein axialer Anpressdruck zur Erzeugung dieser Dichtigkeit
mittels einer eingepressten Hülse 20 erzeugt
wird.
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Die
Kugel 4 ist mit einer Durchgangsbohrung versehen, wodurch
ein mittiger Kanalabschnitt 18 entsteht. Bezogen auf die
Längsachse 30 sind
beidseitig der Kugel 4 durchgehende äußere Kanalabschnitte 17 in
das Hahngehäuse 2 eingeformt,
die an die Kugel 4 angrenzen. Die Kanalabschnitte 17, 18 bilden
zusammen einen das Hahngehäuse 2 entlang seiner
Längsachse 30 durchziehenden
Kanal 16. In der gezeigten Schwenkwinkelstellung der Kugel 4 liegt
deren mittiger Kanalabschnitt 18 koaxial zu den beiden
angrenzenden äußeren Kanalabschnitten 17, wobei
der fluidische Durchgang durch den Kugelhahn 1 bzw. dessen
Kanal 16 freigegeben ist. Die beiden Rohrleitungen 12, 12' stehen druck-
und strömungsleitend
miteinander in Verbindung. Zur Vermeidung von Widerstandsverlusten
ist der Querschnitt des mittigen Kanalabschnitts 18 gleich
dem Querschnitt der beiden daran angrenzenden äußeren Kanalabschnitte 17.
Es kann aber auch eine Ausführung
zweckmäßig sein,
bei der der mittige Kanalabschnitt 18 in seinem Querschnitt
gegenüber
den angrenzenden Kanalabschnitten 17 reduziert ist, um eine
Strömungsdrosselung
zu bewirken.
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Bei
einer drehenden Verschwenkung der Kugel 4 um die Schwenkachse 3 mit
einem Winkel von 90° liegt
die Längsachse
des mit tigen Kanalabschnitts 18 rechtwinklig zur Längsachse 30 und
zur Schwenkachse 3, also senkrecht zur Zeichnungsebene.
In diesem zeichnerisch nicht dargestellten Zustand steht der mittige
Kanalabschnitt 18 nicht in druck- und strömungsleitender
Verbindung mit den beiden angrenzenden Kanalabschnitten 17.
Vielmehr versperrt die Kugel 4 den Durchgang zwischen den beiden äußeren Kanalabschnitten 17,
so dass die fluidische Verbindung zwischen den beiden Rohrleitungen 12, 12' unterbrochen
ist. Zur präzisen
Einstellung der vorstehend beschriebenen offenen und geschlossenen
Schwenkwinkellagen der Kugel 4 sind nicht dargestellte
Schwenkanschläge
vorgesehen, die den Schwenkwinkel der Kugel 4 auf 90° begrenzen.
Zwischen den beiden vorstehend beschriebenen Endlagen können aber
auch Zwischenpositionen gewählt
werden, in denen eine fluidische Verbindung hergestellt ist. Hierbei
wirkt der nicht koaxial liegende mittige Kanalabschnitt 18 als
Strömungsdrossel,
wodurch die Durchflussmenge nach Belieben eingestellt werden kann.
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In
radialer Richtung zur Längsachse 30,
und zwar in Richtung der Schwenkachse 3 ist seitlich des Hahngehäuses 2 ein
erstes Betätigungselement 5 zur
Verschwenkung der Kugel 4 angeordnet. Darüber hinaus
ist gegenüberliegend
ein weiteres Betätigungselement 6 angeordnet,
welches ebenfalls für die
schwenkende Betätigung
der Kugel 4 vorgesehen ist. Beide Betätigungselemente 5, 6 sind
gleich aufgebaut und liegen koaxial zur Schwenkachse 3. Sie
umfassen jeweils einen Zapfen 21, der mittels eines Vierkants 22 formschlüssig in
die Kugel 4 eingreift, wodurch eine Drehmomentenübertragung möglich ist.
Die Zapfen 21 sind mittels Dichtringen 23 gegenüber dem
Hahn gehäuse 2 fluidisch
abgedichtet. Darüber
hinaus umfassen die beiden Betätigungselemente 5, 6 jeweils
einen manuell zu betätigenden
Hebel 13, der mit den jeweiligen Zapfen 21 drehfest
verschraubt ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Hebel 13 zweiflügelig ausgebildet, wodurch
die Verschwenkung allein durch Handkraft erleichtert ist. Es können aber
auch andere Ausgestaltungen mit nur einem Hebelarm oder auch in Form
eines Handrades oder dergleichen zweckmäßig sein. Beide Betätigungselemente 5, 6 bestehen aus
gleichen Teilen und sind insgesamt gleich ausgeführt.
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Durch
manuelle Drehung eines der beiden Hebel 13 überträgt sich
die Handkraft bzw. das aufgebrachte Moment mittels des Zapfens 21 und
des Vierkants 22 auf die Kugel 4, wodurch diese
in die gewünschte
Schwenkwinkelposition gebracht wird. Der Benutzer kann wahlweise
eines der beiden Betätigungselemente 5, 6 oder
auch beide Betätigungselemente 5, 6 bedienen.
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Die
Verschraubung des Hahngehäuses 2 mit den
beiden angrenzenden Rohrleitungen 12, 12' erfolgt nach
obiger Beschreibung durch Relativdrehung zwischen Hahngehäuse 2 und
angrenzender Rohrleitung 12, 12' um die Längsachse 30. Diese
Relativdrehung kann allein unter Gesichtspunkten des erforderlichen
Anzugsmomentes bzw. der zu erzielenden Dichtigkeit in der Verschraubung
vorgenommen werden. Es kommt dabei nicht auf die relative Drehwinkellage
des Hahngehäuses 2 zur
Rohrleitung 12, 12' an,
da zumindest eines der beiden Betätigungselemente 5, 6 so
weit dem Benutzer zugewandt ist, dass dieser es leicht betätigen oder
dessen Schwenkwinkelposition ablesen kann. Insbesondere kann vermieden
werden, dass die vorgenannten Verschraubungen zunächst festgezogen
werden, dann aber wieder so weit zurückgedreht werden, dass das
nach dem Stand der Technik einzige Betätigungselement 5 in
der für
den Benutzer geeigneten Einbaulage liegt, was die Gefahr einer Undichtigkeit
in der Verschraubung birgt.
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2 zeigt
in einer Längsschnittdarstellung eine
Variante der Anordnung nach 1, bei der
die Betätigungselemente 5, 6 nicht
mit Hebeln 13 entsprechend der Darstellung nach 1 versehen sind,
sondern im Hahngehäuse 2 in
dort einteilig angeformten Kragen 32 gegenüber der
Außenkontur des
Hahngehäuses 2 versenkt
angeordnet sind. Hierdurch ist ein direkter Zugriff von Hand auf
die Betätigungselemente 5, 6 vermieden.
Vielmehr weisen die Betätigungselemente 5, 6 an
ihren äußeren Enden
jeweils eine Werkzeugaufnahme 14 für deren Betätigung mittels eines nicht
dargestellten Werkzeuges auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Werkzeugaufnahmen 14 in
Form eines Schlitzes ausgeführt,
in den ein Schraubendreher angesetzt werden kann. Anstelle des Schlitzes
kann auch ein Innensechskant für
einen Sechskantschlüssel
oder dergleichen vorgesehen sein. Mittels eines in die Werkzeugaufnahme 14 eingeführten Werkzeuges kann
die Kugel 4 in oben beschriebener Weise manuell in die
gewünschte
Schwenkwinkellage gebracht werden. Auch hierbei sind beide Betätigungselemente 5, 6 gleich
ausgebildet.
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Darüber hinaus
ist in das Hahngehäuse 2 stromauf
der Kugel 4 ein Durchflussmesser 15 integriert.
Der Durchflussmesser 15 umfasst einen Widerstandskörper 24,
der mittels einer Schraubendruckfeder 26 in Richtung eines
Pfeiles 27 gegen einen Anschlag 28 federvorgespannt
ist. Die Anordnung aus dem Widerstandkörper 24 und der Schraubendruckfeder 26 ist
von einem gegenüber
dem Hahngehäuse 2 abgedichteten
Klarsichtrohr 31 umschlossen. Das Hahngehäuse 2 weist
im Bereich des Klarsichtrohres 31 bzw. des Widerstandskörpers 24 mindestens
ein, hier zwei bezogen auf die Längsachse 30 sich
gegenüberliegende
Sichtfenster 25 auf. Die beiden Sichtfenster 25 sind
durch Öffnungen
im Hahngehäuse 2 gebildet,
so dass das Klarsichtrohr 31 von zwei sich gegenüberliegenden
Seiten aus eingesehen werden kann. Dabei ist für den Benutzer insbesondere
die axiale Lage des Widerstandskörpers 24 erkennbar.
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Im
Ruhezustand bei geschlossenem Kugelhahn 1 ist der Widerstandskörper 24 gegen
den Anschlag 28 in Richtung des Pfeiles 27 infolge
der Vorspannkraft der Schraubendruckfeder 26 gedrückt. Dieser
Ruhezustand tritt dann ein, wenn die Kugel 4 in ihrer geschlossenen
Schwenkwinkelposition liegt. In geöffneter Position wird der Kanal 16 in
Richtung eines Pfeiles 29 durchströmt, wobei in gleicher Richtung
eine Widerstandskraft am Widerstandskörper 24 infolge seiner
Durchströmung
einwirkt. Diese Widerstandskraft hängt ab von der Durchströmungsgeschwindigkeit
und hebt den Widerstandskörper 24 entgegen
der Vorspannkraft der Schraubendruckfeder 26 vom Anschlag 28 ab.
Abhängig
von der Federkennlinie der Schraubendruckfeder 26 vergrößert sich
der axiale Abstand des Widerstandskörpers 24 vom Anschlag 28,
bis er eine Gleichgewichtsposition einnimmt. Die axiale Gleichgewichtsposition
des Widertandskörpers 24 ist
ein Maß für die Durchströmungsgeschwindigkeit
und kann durch die Sichtfenster 25 abgelesen werden. Durch
Vergleich mit einer nicht dargestellten, an der Außenseite
des Hahngehäuses 2 angebrachten
Skala erhält
der Benutzer Auskunft über
die jeweils aktuell herrschende Durchströmungsgeschwindigkeit. Bei gegebenen
Kenndaten des durchströmenden
Fluids und gegebener Geometrie der gezeigten Anordnung folgt hieraus
auch die Angabe der Durchflussmenge pro Zeiteinheit, wodurch der
Durchflussmesser 15 seine Funktion ausübt.
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Die
Durchflussmenge wird durch Einstellung der Schwenkwinkelposition
der Kugel 4 relativ zum Hahngehäuse 2 in weiter oben
beschriebener Weise eingestellt. Diese Einstellung erfolgt feinfühlig über zumindest
eine der beiden sich gegenüberliegenden Werkzeugaufnahmen 14.
Deren gegenüber
dem Kragen 32 bzw. der Außenkontur des Hahngehäuses 2 zurückverlegte
Anordnung verhindert eine versehentliche Verstellung des einmal
gefundenen und eingestellten Durchflussmengenwertes. Die beiden Sichtfenster 25 liegen
sich nicht nur gegenüber,
sondern auch auf der jeweils gleichen Seite wie die jeweiligen Betätigungselemente 5, 6,
so dass bei Betätigung
eines der beiden Betätigungselemente 5, 6 auch
jeweils das zugeordnete Sichtfenster 25 im Blick gehalten
werden kann. Die Einstellung des jeweiligen Betätigungselementes 5, 6 kann
unter gleichzeitiger Beobachtung der Anzeige des Durchflussmessers 15 erfolgen,
womit eine präzise
Einstellung der Durchflussmenge möglich ist.
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In
den übrigen
Merkmalen und Bezugszeichen, und sofern nicht abweichend beschrieben, stimmt
die Ausführung
nach 2 mit derjenigen nach 1 überein.