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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Systemtrenneranordnung zum physischen Trennen eines stromaufwärtigen Flüssigkeitssystems von einem stromabwärtigen Flüssigkeitssystem oder einer Zapfstelle mittels eines Ablassventils enthaltend
- (a) ein Gehäuse mit im Wesentlichen vertikaler Gehäuseachse mit einem Einlass und einem Auslass in Form eines sich schräg zur Seite erstreckenden Auslassstutzens,
- (b) einen in dem Gehäuse angeordneten, stromaufwärtigen Rückflussverhinderer,
- (c) einen stromabwärtigen Rückflussverhinderer, und
- (d) ein Ablassventil zum Ablassen von Flüssigkeit.
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Systemtrenner und Rohrtrenner dienen dazu, einen Rückfluss von Flüssigkeit aus einem stromabwärtigen Flüssigkeitssystem in ein stromaufwärtiges Flüssigkeitssystem sicher zu verhindern. Das stromaufwärtige Flüssigkeitssystem kann dabei ein öffentliches Trinkwassersystem sein, an welches ein Schlauch oder beispielsweise eine temporäre Zapfstelle angeschlossen werden kann. Eine Vielzahl von Systemtrennern ist bekannt, bei welcher das stromabwärtige Flüssigkeitssystem ein Heizungssystem ist. Es muss unbedingt verhindert werden, dass verunreinigtes Wasser oder Dreck von der Zapfstelle oder aus dem Heizungssystem beim Auf- oder Nachfüllen des Heizungssystems oder beim Zapfen in das Trinkwassersystem zurückfließt.
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Es gibt sog. Rückflussverhinderer. Das sind federbelastete Ventile, welche einen Flüssigkeitsdurchfluss nur in einer Richtung, nämlich vom stromaufwärtigen zum stromabwärtigen System zulassen. Solche Rückflussverhinderer können aber undicht werden. Daher ist z.B. bei Trinkwasser und Heizungswasser eine Trennung der Flüssigkeitssysteme allein durch Rückflussverhinderer nicht zulässig. Es muss eine physische Trennung der Flüssigkeitssysteme erfolgen, derart dass im Störfall zwischen den Systemen eine Verbindung zu einem Ablauf und zur Atmosphäre hergestellt wird.
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Systemtrenner enthalten einen stromaufwärtigen, an das stromaufwärtige Flüssigkeitssystem angeschlossenen Rückflussverhinderer und einen stromabwärtigen Rückflussverhinderer. Bei bekannten Systemtrennern ist zwischen den Rückflussverhinderern ein druckgesteuertes Ablassventil angeordnet, welches einen Durchgang von dem stromaufwärtigen Flüssigkeitssystem zu dem stromabwärtigen Flüssigkeitssystem herstellt, wenn zwischen den beiden Flüssigkeitssystemen ein ausreichendes Druckgefälle besteht, so dass die Flüssigkeit sicher nur von dem stromaufwärtigen zum stromabwärtigen Flüssigkeitssystem strömen kann. Wenn dieses Druckgefälle nicht besteht, stellt das Ablassventil eine Verbindung des Raumes zwischen den Rückflussverhinderern mit der Atmosphäre und einem Ablauf her.
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Stand der Technik
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Bei Systemtrennern der Anmelderin für Heizungsanlagen ist das Ablassventil ein in einem Armaturengehäuse verschiebbarer Kolben. Dieser Kolben weist einen zentralen Durchgang und an seiner stromabwärtigen Stirnfläche einen ringförmigen Ventilsitz auf, der an einer armaturenfesten Ringdichtung axial zur Anlage kommt. Der Durchgang stellt dann eine zur Atmosphäre hin geschlossene Verbindung zwischen stromaufwärtigem und stromabwärtigen Flüssigkeitssystem her. Der stromaufwärtige Rückflussverhinderer sitzt in dem Durchgang. Dadurch wirkt auf den Kolben gegen eine in Öffnungsrichtung wirksame Feder die Druckdifferenz zwischen dem Eingangsdruck im stromaufwärtigen Flüssigkeitssystem und einem Mitteldruck, der sich in einem Mitteldruckraum zwischen Kolben und stromabwärtigen Rückflussverhinderer einstellt. Damit ein Durchfluss zu dem stromabwärtigen System stattfinden kann, muss schon diese Druckdifferenz ein vorgegebenes, durch die Federkraft bestimmtes Maß überschreiten. Der Ablassventilkörper ist dabei koaxial zu den Rückflussverhinderern angeordnet.
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Wenn – als Beispiel – ein unter geringem Wasserdruck stehendes Heizungssystem aus einem Trinkwassersystem über den Systemtrenner gefüllt werden soll, wird durch den Eingangsdruck im Trinkwassersystem zunächst der Kolben des Ablassventils gegen die Wirkung der darauf wirkenden Feder in seine Betriebsstellung gedrückt, in welcher er die Verbindung zur Atmosphäre und zu dem Ablauf unterbricht und eine Verbindung zwischen Trinkwassersystem und Heizungssystem herstellt. Dann werden die stromaufwärtigen und stromabwärtigen Rückflussverhinderer aufgedrückt. Es strömt Trinkwasser zu dem Heizungssystem und füllt dieses auf oder nach.
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Das stromabwärtige System wird dann auf einen Ausgangsdruck aufgefüllt, der unterhalb des Eingangsdrucks liegt. Im normalen Betrieb wird die Differenz zwischen Eingangsdruck und Ausgangsdruck durch den Druckabfall an den Rückflussverhinderern, also durch die Stärke der Federn der Rückflussverhinderer bestimmt. Der Mitteldruck liegt entsprechend dem Druckabfall an dem stromaufwärtigen Rückflussverhinderer und dem Druckabfall an dem stromaufwärtigen Rückflussverhinderer dazwischen. Die Druckdifferenz zwischen Eingangsdruck und Mitteldruck muss größer sein als ein durch die Belastungsfeder des Ventilkörpers des Ablassventils bestimmter Grenzwert.
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Alle bekannten Systemtrenner verwenden einen fest mit der Armatur verbundenen Ablauftrichter. Über den Ablauftrichter läuft zurückfließendes Wasser nach unten ab. Entsprechend ist die Orientierung des Systemtrenners in horizontaler Richtung vorgegeben. Der Ablauftrichter muss immer nach unten zeigen.
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Neben Systemtrennern für Heizungsanlagen sind auch Systemtrenner bekannt, welche für den Einsatz mit temporären Zapfstellen im öffentlichen Raum vorgesehen sind.
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Derartige Verwendungen sind etwa Standrohre für Zapfstellen bei Veranstaltungen, Kirmes oder dergleichen. Die temporären Zapfstellen werden an hierfür vorgesehenen Anschlüssen der Trinkwasserversorgung mittels Schlauchanschluss angeschlossen.
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DE 20 2009 016 823 U1 offenbart eine Auslaufarmatur mit Absperrung und Schlauchanschluss. In der Armatur ist hinter der Absperrung ein Systemtrenner mit zwei Rückflussverhinderern angeordnet. Das Armaturengehäuse erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht und koaxial zu einem Ablasstrichter. Der Schlauchanschluss ist seitlich schräg an das Armaturengehäuse angeformt. Der stromabwärtige Rückflussverhinderer ist in dem schrägen Schlauchanschluss angeordnet. Der stromaufwärtige Rückflussverhinderer sitzt koaxial im senkrechten Armaturengehäuse.
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EP 1 801 297 A2 offenbart einen Systemtrenner mit einem im Wesentlichen vertikalen Armaturengehäuse, bei dem ebenfalls seitlich schräg ein Schlauchanschluss angeformt ist. Auch hier ist der stromabwärtige Rückflussverhinderer im Schlauchanschlussstutzen angeordnet.
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Die bekannten Anordnungen sind komplex aufgebaut und teuer in der Herstellung. Zudem besteht gelegentlich die Gefahr, dass sich stagnierendes Wasser bildet, wenn über einen längeren Zeitraum kein Wasser gezapft wird. Das ist unerwünscht.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen einfach aufgebauten Systemtrenner mit vertikaler Armaturenachse zu schaffen, der eine besonders einfache Montage erlaubt.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass
- (i) die Rückflussverhinderer koaxial im Armaturengehäuse angeordnet sind, und
- (j) der stromabwärtige Rückflussverhinderer in einer Patrone mit eigener Sitzdichtung als Ganzes in das Armaturengehäuse eingesetzt ist.
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Anders als bei bekannten Systemtrennern der eingangs genannten Art sind die Rückflussverhinderer koaxial in dem Armaturengehäuse angeordnet. Es muss bei der Montage kein Rückflussverhinderer mit entsprechendem Aufwand in den schrägen Schlauchanschluss eingeführt werden. Insbesondere der untere Rückflussverhinderer kann als Ganzes in Form einer Patrone mit eigener Sitzdichtung in das Gehäuse eingeführt werden.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Ablassventil eine seitliche Öffnung im Gehäuse zwischen den Rückflussverhinderern öffnet, und in einem Ablassstutzen mündet, der sich außerachsial und parallel zur Gehäuseachse nach unten erstreckt. Anders als bei bekannten Anordnungen der eingangs genannten Art ist der Ablass auf der Armaturenachse am unteren Ende der Armatur angeordnet, sondern parallel dazu. Die Verbindung zwischen Mitteldruckzone und Ablassstutzen erfolgt über eine seitliche Öffnung im Armaturengehäuse.
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Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass das untere Ende des Gehäuses hinter dem stromabwärtigen Rückflussverhinderer in dem sich schräg zur Seite erstreckenden Auslassstutzen mündet. Der Auslassstutzen, an dem beispielsweise ein Schlauch angeschlossen werden kann, sitzt am unteren Ende des Armaturengehäuses. Dadurch wird stagnierendes Wasser vermieden.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Gehäuse zweiteilig ausgebildet, wobei ein unterer Gehäuseteil zur Aufnahme der Rückflussverhinderer vorgesehen ist und am oberen Ende einen größeren Durchmesser hat und ein oberer Gehäuseteil am oberen Ende einen an den Anschluss der Trinkwasserversorgung angepassten, geringeren Durchmesser hat. Dadurch wird eine besonders kostengünstige Herstellung als Gußteil und Montage ermöglicht.
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Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine perspektivische Ansicht einer Systemtrenneranordnung mit Ablassventil und Schlauchanschluss.
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2 ist ein Längsschnitt durch die geschlossene Anordnung aus 1 entlang einer ersten Schnittebene.
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3 ist ein Längsschnitt durch die geschlossene Anordnung aus 1 entlang einer zweiten Schnittebene, die um 90° gegenüber der Ansicht in 2 rotiert ist.
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4 zeigt die Anordnung analog zu 2, aber mit geöffneten Rückflussverhinderern in Zapfstellung.
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5 zeigt die Anordnung analog zu 3, aber mit geöffneten Rückflussverhinderern in Zapfstellung.
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6 ist eine Explosionsdarstellung der Anordnung aus 1 bis 5.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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In den Figuren ist mit 10 und 11 ein rohrartiges, zweiteiliges Armaturengehäuse aus Messing bezeichnet. Es versteht sich, dass auch andere druckfeste Materialien eingesetzt werden können. Der obere Teil des Armaturengehäuses 11 weist am oberen Ende einen Einlass 12 auf. Der untere Teil des Armaturengehäuses 10 weist am entgegengesetzten unteren Ende ein Auslass 14 auf. Der Auslass ist in den Querschnitten in 2 und 4 zu erkennen. Der Auslass 14 wird von einem schräg zur vertikalen Verbindungsachse zwischen Einlass 12 und 14 verlaufenden Auslassstutzen 15 gebildet.
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Der untere Teil des Armaturengehäuses 10 weist eine seitliche Öffnung 16 auf. Die Öffnung 16 mündet in einem Ablassstutzen 18 auf den ein Ablauftrichter 20 aus Kunststoff aufgesteckt ist. Unterhalb des Ablauftrichters 20 kann eine Verbindung zum Abwasserkanal oder dergleichen vorgesehen sein
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Weiterhin sind am unteren Teil des Armaturengehäuses 10 drei Prüfstutzen 22, 24 und 26 vorgesehen. Diese sind in 3 und 5 gut zu erkennen. Am Prüfstutzen 22 kann der Eingangsdruck im Einlass 12 gemessen werden. Am Prüfstutzen 24 kann der Ausgangsdruck im Auslass 14 gemessen werden. Am Prüfstutzen 26 kann der Mitteldruck in der nachstehend beschriebenen Mitteldruckkammer gemessen werden. Im gezeigten Zustand sind die Prüfstutzen 22, 24 und 26 mit Stopfen 28, 30 und 32 verschlossen.
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Der Einlass 12 ist mit einer Überwurfmutter 34 versehen. Mit der Überwurfmutter 34 kann das Armaturengehäuse 10, 11 an eine Trinkwasserversorgung, etwa einen Hydranten mit einer Absperrung (nicht dargestellt), angeschlossen werden. Der Auslassstutzen 15 ist so dimensioniert, dass dort ein handelsüblicher Schlauch angeschlossen werden kann.
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Der Einlass 12 wird von einem Einlassstutzen 36 gebildet, der einen kleineren Durchmesser hat, als der untere Teil des Armaturengehäuses 10. Das Armaturengehäuse ist daher zweiteilig ausgebildet und weist neben dem unteren Teil 10 den oberen Teil 11 auf. In dem von dem Armaturengehäuse 10, 11 gebildeten Hohlraum sitzt ein nachstehend detailliert erläuterter Systemtrenner. Der Systemtrenner kann auf einfache Weise in den unteren Teil des Armaturengehäuses 10 eingesetzt werden. Anschließend wird der obere Teil 11 mit einer Dichtung 38 aufgeschraubt. Dies ist in der Explosionsdarstellung in 6 gut erkennbar. Alle zwischen den Armaturenteilen 10 und 11 liegenden Komponenten des Systemtrenners werden alle von der gleichen – in 6 linken – Seite in das Armaturenteil 10 eingesetzt. Dadurch ist die Montage besonders einfach. Anschließend wird das obere Armaturenteil 11 aufgeschraubt.
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Stromaufwärts vor dem Systemtrenner ist ein Sieb 40 angeordnet. Damit werden grobe Schmutzpartikel zurückgehalten. Das Sieb 40 lässt sich durch Aufschrauben der Armaturenteile 10 und 11 leicht entfernen und reinigen.
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Der Systemtrenner umfasst zwei koaxial angeordnete Rückflussverhinderer 42 und 44. Der stromabwärtige Rückflussverhinderer 44 ist unterhalb der Öffnung 16 als Patrone 48 mit eigener Sitzdichtung 46 in den untere Teil des Armaturengehäuses 10 eingesteckt. Die Patrone 48 liegt unten am Armaturengehäuse 10 an. Die Patrone 48 wird am oberen Ende in einer gehäusefesten Halterung 50 gehalten. Die Halterung 50 ist in das Armaturengehäuse 10 eingesteckt und mit einer Dichtung 52 abgedichtet. Die Halterung 50 liegt mit einem umlaufenden Rand 54 auf einer inneren Gehäuseschulter auf. Auf dem Rand 54 liegt ein breiter Dichtring 56 auf. Die Halterung 50 weist einen Gewindevorsprung 58 in axialer Richtung mit einem Außengewinde auf. Auf den Gewindevorsprung ist ein Gewindering 60 aufgeschraubt. Mit dem Gewindering 60 wird der Dichtring 56 in seiner Lage fixiert.
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Der Dichtring 56 dient als Ventilsitz eines Ablassventils. Das Ablassventil umfasst ferner einen Ventilschließkörper in Form eines Kolbens 62. Der Kolben ist in dem Armaturengehäuse 10 axialbeweglich geführt. Wenn das Ablassventil geschlossen ist, verschließt der Kolben 62 die Öffnung 16 zum Ablassstutzen 18. Dies ist in 4 und 5 dargestellt. 2 und 3 zeigen das Ablassventil in geöffneter Stellung.
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Auf die stromaufwärtige Kolbenfläche mit größerem Durchmesser wirkt Eingangsdruck. Der Kolben 62 ist als Stufenkolben ausgebildet. Das bedeutet, dass das untere Ende 64 einen kleineren Durchmesser hat, als das obere Ende 66. Das obere Ende 64 ist in einer gehäusefesten Führung 68 und ist mit einer Dichtung 70 gegen diese abgedichtet. Das untere Ende 64 ist in einem Führungsring 72 mit einer Dichtung 74 geführt. Über eine Bohrung 76 in radialer Richtung erfolgt ein Druckausgleich zwischen dem Bereich außerhalb des Kolbens 62 und dem Bereich innerhalb des Kolbens 62. Dort herrscht Mitteldruck. Bei kleinerem Kolbendurchmesser sind die auf den Kolben wirkenden Schließkräfte daher entsprechend dem Verhältnis der Durchmesser größer.
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In dem oberen Ende 64 des Kolbens 62 ist ein Kompensationskolben 78 mit einer Dichtung 80 axialbeweglich geführt. Der Kompensationskolben 78 ist mit der Kraft einer vergleichsweise schwachen Feder 82 beaufschlagt. Die Feder 82 ist innerhalb des Kolbens 62 und auf dem Gewindering 60 geführt und stützt sich unten auf einem radial vorspringenden Rand des Gewinderings 60 ab. Die Feder drückt den Kompensationskolben 78 gegen den Eingangsdruck nach oben.
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In dem Kompensationskolben ist der stromaufwärtige Rückflussverhinderer 42 angeordnet. Der Rückflussverhinderer 42 öffnet wie der Rückflussverhinderer 44 nach unten. Der Rückflussverhinderer 42 ist in herkömmlicher Weise von einem Sitzteil 82, einem Ventilteller 84 und einer stärkeren Feder 86 gebildet. Die Feder 86 drückt den Ventilteller 84 in den von dem Sitzteil 82 gebildeten Sitz. Das Federwiderlager wird von einem Kragen 88 des Sitzteils gebildet.
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Die Anordnung arbeitet wie folgt:
Zum Zapfen von Wasser oder Befüllen eines Wasserreservoirs oder dergleichen wird ein (nicht dargestellter) Hahn geöffnet. Dann herrscht hoher Eingangsdruck. Der Eingangsdruck bewirkt, dass der Kolben 62 nach unten bewegt wird und die Öffnung 16 verschlossen wird. Weiterhin wird der Kompensationskolben 78 gegen die Kraft der Feder 82 nach unten bewegt. Erst danach öffnet der stromaufwärtige Rückflussverhinderer 42. Schließlich öffnet der stromabwärtige Rückflussverhinderer 44. Wasser fließt durch die Anordnung zum Auslass 14, wo es zur weiteren Verwendung zur Verfügung steht.
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Wenn sich am Auslass ein höherer Druck aufbaut, etwa, weil das Reservoir voll ist, oder kein Wasser mehr an der Zapfstelle gezapft wird, schließen die Rückflussverhinderer 42 und 44. Der Kolben 62 bewegt sich nach oben und gibt die Öffnung 16 frei. Für den Fall, dass der Rückflussverhinderer 44 defekt ist, ist sichergestellt, dass das rückfließende Wasser durch die Öffnung 16 nach außen abgelassen wird. Es kann kein, möglicherweise kontaminiertes oder verschmutztes Wasser zurück in die Trinkwasserversorgung gelangen.
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Diese Sicherung arbeitet auch, wenn der Eingangsdruck abfällt, etwa weil der Hahn geschlossen wird. Auch dann kann der Ausgangs- und der Mitteldruck größer sein als der Eingangsdruck. Die Rückflussverhinderer werden geschlossen und das Ablassventil öffnet. Mit dem Kompensationskolben wird ein ständiges Öffnen und Schließen des Ablassventils bei kleinen Druckschwankungen vermieden. Bevor eine geringfügige Druckänderung des Eingangsdrucks dazu führt, dass das Ablassventil bewegt wird, muss zunächst die schwache Federkraft des Kompensationskolbens überwunden werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4217334 A1 [0005]
- DE 10214747 [0005]
- DE 102007030654 A1 [0005]
- DE 202009001951 U1 [0005]
- DE 102005031422 [0005]
- DE 202009016823 U1 [0012]
- EP 1801297 A2 [0013]
