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Einleitung
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Die Erfindung betrifft eine Schallschutzkonstruktion, insbesondere in Form einer Schallschutzwand und/oder Schallschutzdecke, weiter insbesondere zur Einhausung einer Shredderanlage, umfassend
- – eine Tragkonstruktion mit in einem Boden verankerten Stützen,
- – zwischen Stützen angeordneten Schallschutzelementen in Form von Kassetten, die eine einer Schallquelle zugewandten Innenseite in Form einer perforierten Innenwand, eine der Schallquelle abgewandten Außenseite in Form einer geschlossenen Außenwand und ein zwischen der Innenwand und der Außenwand angeordnetes Schalldämmmaterial aufweisen, sowie
- – mindestens eine Druckentlastungseinrichtung zum kontrollierten Ableiten einer aus Richtung der Schallquelle auf die Schallschutzkonstruktion einwirkenden Druckwelle.
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Stand der Technik
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Schallschutzkonstruktionen sind seit Langem bekannt und werden als Lärmschutz im Verkehr und an Flugplätzen aber auch in der Industrie genutzt, um die Schallemissionen des Verkehrs oder von Maschinen, wie beispielsweise beim Wertstoffrecycling oder in der Papierindustrie, zu verringern oder mittels Schalltrennwänden voneinander zu trennen. Des Weiteren kommt einigen Schallschutzkonstruktionen, die Anlagen wie beispielsweise Shredder einhausen, zusätzlich die Aufgabe zu, das Umfeld vor umher fliegenden Teilen zu schützen, die aufgrund von Explosionen in der Vorrichtung herrühren können. Aus der
DE 20 2011 110 570 U1 ist eine Shredderanlage bekannt, die mit einer Einhausung zur Minimierung von Schallemissionen umgeben ist, die in einem Abstand von wenigstens 2 m von der Shredderanlage angeordnet ist. Zusätzlich zu der Minimierung des Schallschutzes soll diese bekannte Einhausung, wie zuvor erwähnt, auch einen Explosionsschutz bieten, um ein Unfallrisiko durch umher fliegende Teile zu reduzieren.
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Typischerweise bestehen Schallschutzkonstruktionen aus einer Tragkonstruktion aus Pfosten und Riegeln, wobei zwischen oder vor die Pfosten und Riegel Schallschutzelemente in Form von Kassetten angebracht oder eingesetzt werden, die die eigentliche Schutzfunktion übernehmen. Zunächst erfolgt demnach die Montage der Tragkonstruktion am Bauort, woran sich die Anbringung der Schallschutzelemente anschließt, die einzeln von einem Kran erfasst, mit Hilfe eines oder zwei Monteuren positioniert und befestigt werden müssen. Gemäß der
DE 10 2014 102 166 A1 ist auch eine Zusammenfassung von mehreren Kassetten zu einem so genannten Kassettenmodul möglich, wodurch der Montageaufwand deutlich verringert wird.
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Die Schallschutzkonstruktion ist aufgrund der auftretenden Explosionen enormen Kräften ausgesetzt. Diese Kräfte wirken sich nicht nur auf die Schallschutzelemente, sondern auch auf die Tragkonstruktion. Dies führt dazu, dass fortlaufend aufwendige und kostenintensive Reparaturen an der Schallschutzkonstruktion durchgeführt werden müssen, wenn infolge einer Explosion nicht nur Kassetten, sondern auch Teile der Tragkonstruktion schwerwiegend beschädigt und aufwendig in Stand gesetzt werden müssen.
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Aufgabe
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schallschutzkonstruktion bereitzustellen, bei der die Tragkonstruktion sowie die Schallschutzelemente im Explosionsfall weniger Schäden erleiden.
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Lösung
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Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art wird die zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, dass die Druckentlastungseinrichtung eine Mehrzahl von Kassetten aufweist, die jeweils eine der Schallquelle abgewandte Außenseite in Form mindestens einer geschlossenen Außenwand aufweisen, die als Sollbruchstelle ausgebildet ist und bei Auftreffen einer Druckwelle einen Entlastungsquerschnitt freigibt. Bei Druckspitzen unterhalb von 50–100 Pa soll die Sollbruchstelle nicht bersten, da solch niedrige Druckbelastungen auch von der übrigen Konstruktion ohne Schäden abgefangen werden können.
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Im Sinne der vorliegenden Anmeldung besteht die Druckentlastungseinrichtung typischerweise aus einer Mehrzahl von Kassetten, wobei die einzelnen Kassetten nicht zwingend nebeneinander oder übereinander angeordnet sein müssen. Die Kassetten der Druckentlastungseinrichtung können beispielsweise im Wechsel mit den eigentlichen Schallschutzelementen ebenfalls in Form von Kassetten angeordnet werden. Die erfindungsgemäße Druckentlastungseinrichtung fügt sich somit in das vorhandene Raster von Kassetten ein, was ohne besonderen Aufwand eine große Freiheit bei der Anordnung und Verteilung der die Druckentlastungseinrichtung bildenden Kassette bietet.
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Ferner kann die Schallquelle im Sinne der vorliegenden Anmeldung beispielsweise von einer Shredderanlage gebildet sein.
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Die erfindungsgemäße Druckentlastungseinrichtung der Schallschutzkonstruktion sieht vor, dass eine von der Schallquelle ausgehende Druckwelle nicht mit ihrer gesamten Kraft auf die Tragkonstruktion sowie die Schallschutzelemente trifft, sondern der Druck durch den Entlastungsquerschnitt, der durch die Sollbruchstelle in der Mehrzahl von Kassetten der Druckentlastungseinrichtung freigegeben wird, entweichen kann. Die Freigabe des Entlastungsquerschnitts kann deshalb erfolgen, weil die Sollbruchstelle die Stelle des geringsten Widerstandes in der Schallschutzkonstruktion ist. Aufgrund des somit verminderten Drucks der auf die Tragkonstruktion und die übrigen Schallschutzelemente trifft, werden diese beiden nicht beschädigt und müssen folglich weder repariert noch ausgetauscht werden. Bei einem Freigeben des Entlastungsquerschnitts bricht die mindestens eine Außenwand der entsprechenden Kassette an der Sollbruchstelle, weshalb zumindest eine beschädigte Kassette oder deren mindestens eine Außenwand nach Auftreten einer Explosion ausgewechselt werden muss. Ein Austausch der gesamten Druckentlastungseinrichtung ist folglich typischerweise nicht erforderlich.
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Die Erfindung weiter ausgestaltend, ist vorgesehen, dass die die Druckentlastungseinrichtung bildenden Kassetten jeweils eine der Schallquelle zugewandte Innenseite in Form mindestens einer perforierten Innenwand aufweisen. Trotz der Innenwand sollte der geringste Widerstand für die Druckwelle von der Sollbruchstelle gebildet werden, damit die Tragkonstruktion und die Schallschutzelemente ansonsten nicht beschädigt werden. Die Innenwand sollte die Druckwelle ohne größeren Druckverlust passieren lassen.
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Bezüglich der Anordnung ist es erfindungsgemäß sinnvoll, wenn die Außenwände der die Druckentlastungseinrichtung bildenden Kassetten aus Blech, vorzugsweise aus Aluminiumblech, weiter vorzugsweise aus Blech mit einer Dicke kleiner als 0,4 mm, weiter vorzugsweise kleiner als 0,3 mm, weiter vorzugsweise kleiner als 0,25 mm, bestehen. Die Außenwände sollten derart ausgeformt sein, dass sie bei kleineren Druckwellen, die nicht zu Schäden der Tragkonstruktion oder der Schallschutzelemente führen, standhalten. Hinzu kommt, dass die Außenwände, bevor ein Entlastungsquerschnitt freigegeben wird, einen von der Schallschutzkonstruktion umgebenden Innenraum staubdicht von einer äußeren Umgebung abgrenzen sollen. Auch kleinere, umher fliegende Teile sollten nach Möglichkeit nicht in der Lage sein, die in der Druckentlastungseinrichtung vorhandenen Kassetten zu zerstören. Erst wenn eine Druckwelle einen Druck von ca. 500–5.000 Pa aufbringt, soll es zu einer Berstung der Außenwand der jeweiligen Kassette an der Sollbruchstelle kommen, so dass der Entlastungsquerschnitt freigegeben wird. Ein Blech, insbesondere ein Aluminiumblech, sowie die zuvor erwähnte Materialstärke eignen sich besonders für diese Voraussetzung.
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Sollten in oder an der Kassette mehrere Außenwände angeordnet sein, ist vorgesehen, dass mehrere Bleche nebeneinander und/oder übereinander angeordnet sind.
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Eine konstruktive Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die die Druckentlastungseinrichtung bildenden Kassetten jeweils zumindest eine pyramidenförmig gekantete Außenwand besitzen, wobei vorzugsweise ein Pyramidenwinkel zwischen 2° und 10°, weiter vorzugsweise zwischen 3° und 5° beträgt und/oder eine Pyramidenspitze vorzugsweise von der Schallquelle weg gerichtet ist. Der Pyramidenwinkel ist dabei nicht der Spitzenwinkel sondern der Winkel zwischen einer Seitenfläche und der Basis der Pyramide, die somit eine sehr stumpfe Gestalt besitzt. Es hat sich herausgestellt, dass mittels dieser speziellen Ausführung der mindestens einen Außenwand ein besonders gutes Ergebnis erreicht werden kann, um bei einem ausreichenden Druck an der entsprechenden Sollbruchstelle zu bersten. Die Pyramidengestalt sorgt dabei im intakten Zustand der Außenwand für eine hinreichende Steifigkeit der betreffenden Kassette und verhindert ein "Flattern" oder "Scheppern" der Außenwand bei Wind oder Vibrationen.
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Die Ecken oder Kanten der pyramidenförmigen Außenwand der Kassette bilden vorteilhafterweise die Sollbruchstelle, bei der bei einem Auftreffen der Druckwelle der Entlastungsquerschnitt freigegeben wird.
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In oder an der Kassette können mehrere pyramidenförmige Außenwände nebeneinander und/oder übereinander – jeweils in Richtung einer von den Schallschutzelementen gebildeten Ebene – angeordnet sein.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die die Druckentlastungseinrichtung bildenden Kassetten jeweils einen im Querschnitt U-förmigen, umlaufenden Rahmen aufweisen, an dessen der Schallquelle abgewandten Außenschenkel mindestens eine die Sollbruchstelle bildende oder aufweisende Außenwand, vorzugsweise umlaufend angeschlossen, insbesondere angeschweißt, angeschraubt, angeklebt oder angenietet ist. Bestenfalls braucht bei einem Zerbersten der Kassette lediglich die mindestens eine zerstörte Außenwand ausgebaut und durch eine neue Außenwand ersetzt zu werden. Der Rahmen der Kassette könnte in diesem Fall, zumindest wenn dieser, wie erfindungsgemäß beabsichtigt, nicht beschädigt ist, in der Druckentlastungseinrichtung verbleiben und es ist lediglich nötig, die Außenwand zu erneuern.
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Ferner kann es sinnvoll sein, wenn die Verbindung zwischen dem Rahmen und der mindestens einen Außenwand sich bei einem starken auf die mindestens eine Außenwand wirkenden Druck, der durch die Druckwelle verursacht wird, löst. Die Verbindung zwischen dem Rahmen und der Außenwand bildet dann die Sollbruchstelle.
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An welcher Seite des von der Schallquelle abgewandten Außenschenkels des im Querschnitt U-förmigen Rahmens die mindestens eine Außenwand angebracht wird, soll offen gehalten werden.
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Ferner ist es von Vorteil, wenn die Druckentlastungseinrichtung bildenden Kassetten jeweils mindestens einen den Rahmen teilenden Steg aufweisen, wobei an dem Steg von gegenüberliegenden Seiten jeweils mindestens eine die Sollbruchstellen bildende und/oder aufweisende Außenwand angeschlossen, insbesondere angeschweißt oder angeschraubt oder angeklebt oder angenietet, ist.
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Eine Längsachse des mindestens einen Stegs ist vorzugsweise senkrecht zu einer Längsachse eines langen Elements des Rahmens und parallel zu einer Längsachse eines kurzen Elements des Rahmens angeordnet.
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Vorteilhafterweise befinden sich an den zwei sich gegenüberliegenden Seiten eine von der Schallquelle abgewandten oder zugewandten Fläche des Stegs zumindest eine Außenwand, wobei die Längsachse vorzugsweise die beiden gegenüberliegenden Seiten einer der Schallquelle abgewandten oder zugewandten Fläche des Stegs aufteilt.
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Insbesondere bei Kassetten die mehrere Außenwände aufweisen, sind die Stege besonders vorteilhaft, da aufgrund dieser Stege eine bessere Fixierung und Stabilisierung der Außenwände möglich ist. Großflächige Kassetten, die dieselben Abmessungen wie die nicht als Druckentlastungseinrichtung ausgebildeten Kassetten aufweisen, können auf diese Weise in kleinere Einheiten mit selbstständiger Druckentlastungsfunktion unterteilt werden.
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Eine besonders einfache Handhabung bei der Errichtung einer erfindungsgemäßen Schallschutzkonstruktion kann dadurch ermöglicht werden, dass vorteilhafterweise vorgesehen ist, dass die die Druckentlastungseinrichtung bildenden Kassetten dieselbe Länge und/oder Breite und/oder Tiefe aufweisen, wie die mit Schalldämmmaterial versehenen Kassetten. Infolgedessen ist es nicht notwendig mit unterschiedlichen Höhen und Breiten der Kassetten zu arbeiten. Die Kassetten der Druckentlastungseinrichtung können folglich an beliebigen Positionen zwischen den mit Schalldämmmaterial versehenen Kassetten an der Schallschutzkonstruktion angebracht werden. Der Aufbau der Schallschutzkonstruktion kann somit erheblich vereinfacht und beschleunigt werden. Die Freiheit bei der Anordnung der die Druckentlastungseinrichtung bildenden Kassette ist entsprechend groß.
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Ein weiterer Vorteil dieser Ausführung besteht darin, dass eine bereits bestehende Schallschutzkonstruktion mit einer Druckentlastungseinrichtung nachgerüstet werden kann, indem die Kassetten mit Schalldämmmaterial gegen die in ihren Länge- und Breiten-Abmessungen identische Kassetten der Druckentlastungseinrichtung ausgetauscht werden können.
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Es konnte festgestellt werden, dass die höchsten Druckwerte der Druckwellen sich meist in einer Höhe von 2 m bis 8 m oberhalb des Bodens befinden, weshalb eine erfindungsgemäße Ausgestaltung der Erfindung vorsieht, dass die die Druckentlastungseinrichtung bildenden Kassetten in einer Höhe zwischen 2 m und 8 m, vorzugsweise zwischen 3 m und 7 m, gemessen von einem Boden der Schallschutzkonstruktion, angeordnet sind. Damit kann bewirkt werden, dass die Druckwelle mit ihrem Höchstdruckbereich im Wesentlichen auf die Druckentlastungseinrichtung trifft und infolge der von dieser bewirkten Entlastung die umliegenden Schallschutzelemente und die Tragkonstruktion weitestgehend verschont und somit optimalerweise keine Schäden an diesen hervorruft.
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Schließlich ist noch vorgesehen, dass die Schallschutzkonstruktion nach oben mindestens einen offenen Querschnitt aufweist, wobei die Summe aller nach oben offenen Querschnitte mindestens 10 m2, weiterhin vorzugsweise mindestens 20 m2, noch weiter vorzugsweise mindestens 30 m2 beträgt. Dieser offene Querschnitt bietet nicht nur die Möglichkeit, einer Shredderanlage zu Shredderndes Gut von oben zuzuführen, sondern ein geringerer Anteil des durch die Explosion auftretenden Drucks der Druckwelle kann auch durch diese Öffnungen entweichen. Gleichwohl wären die Schäden in unteren Bereichen der Schallschutzkonstruktion trotz dieses oben offenen Querschnitts immens, wenn nicht zusätzlich in Seitenwänden der Einhausung die erfindungsgemäßen Druckentlastungseinrichtungen vorhanden wären.
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Ausführungsbeispiele
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Die vorstehend beschriebene Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels, welches in den Figuren dargestellt wird, näher erläutert.
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Es zeigt:
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1: Außenansicht einer Kassette einer erfindungsgemäßen Druckentlastungseinrichtung, und
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2: Schnittansicht A-A der in der 1 dargestellten Kassette.
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Eine hier nicht dargestellte erfindungsgemäße Schallschutzkonstruktion weist eine erfindungsgemäße Druckentlastungseinrichtung 1 auf, die aus einer Mehrzahl von Kassetten 2a, 2b, 2c besteht. In der 1 wird eine derartige Kassette 2a, 2b, 2c der Druckentlastungseinrichtung 1 dargestellt.
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Die Schallschutzkonstruktion dient als Einhausung einer hier nicht dargestellten Shredderanlage, die eine Schallquelle darstellt, und weist eine Tragkonstruktion auf. Die Tragkonstruktion besteht wiederum aus in einem Boden verankerten Stützen und senkrecht dazu angeordneten Streben.
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An der Tragkonstruktion befinden sich neben den Kassetten 2a, 2b, 2c der Druckentlastungseinrichtung 1 gemäß 1 auch noch Schallschutzelemente, in Form von Kassetten. Die hier nicht dargestellten Schallschutzelemente weisen an einer der Schallquelle zugewandten Innenseite eine Innenwand auf. An einer der Schallschutzquelle abgewandten Außenseite befindet sich eine Außenwand. Zwischen der Innen- und der Außenwand ist Schalldämmmaterial angeordnet.
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Eine Länge L, eine Breite B und eine Tiefe der Kassetten 2a, 2b, 2c der Druckentlastungseinrichtung 1 entsprechen einer Länge, einer Breite und einer Tiefe der Schallschutzelemente.
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Die 1 zeigt eine Außenseite 3 also eine der Schallquelle abgewandte Seite der Kassette 2a, 2b, 2c der Druckentlastungseinrichtung 1. Die Außenseite 3 weißt drei Außenwände 4a, 4b, 4c auf, die an einem Rahmen 5 sowie zwei Stegen 6, 7 angeordnet sind.
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Der Rahmen 5, der aus einem U-Profil 8 gemäß 2 besteht, umgibt die drei Außenwände 4a, 4b, 4c. Die zwei Stege 6, 7 teilen die gesamte Außenseite 3 der Druckentlastungseinrichtung 1 in drei gleich große Teile 9a, 9b, 9c auf. Eine Längsachse 10 des jeweiligen Stegs 6, 7 ist senkrecht zu einer Längsachse 11 eines langen Elements 12 des Rahmens 5 und parallel zu einer Längsachse 13 eines kurzen Elements 14 des Rahmens 5 angeordnet.
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An einem der Schallquelle zugewandten Innenschenkel 15 des U-Profils 8 sind drei perforierte Innenwände 16 mittels Schraubenverbindungen 17 angeordnet, wie aus der 2 hervorgeht. An einem der Schallquelle abgewandten Außenschenkel 18 des U-Profils 8 sind wiederum die drei Außenwände 4a, 4b, 4c mittels Schraubenverbindungen 19 montiert.
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Die Außenwände 4a, 4b, 4c befinden sich gemäß 1 an zwei sich gegenüberliegenden Seiten 20, 21 einer der Schallquelle abgewandten Fläche 22 des jeweiligen Stegs 6, 7, wobei die Seiten 20, 21 von der Längsachse 10 des jeweiligen Stegs 6, 7 aufgeteilt werden. Die Innenwände 16 befinden sich an einer hier nicht dargestellten der Schallquelle zugewandten Fläche des Stegs.
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Die Außenwände 4a, 4b, 4c bestehen aus einem pyramidenförmig gekanteten Blech 23, mit einer Dicke von 0,3 mm, wie aus der 2 ersichtlich wird. Ein Pyramidenwinkel a beträgt 4°. Eine Pyramidenspitze 24 zeigt von der Schallquelle weg. Kanten 25 des pyramidenförmigen Bleches 23 bilden in diesem Ausführungsbeispiel Sollbruchstellen 26, die bei einer großen Druckwelle einen Entlastungsquerschnitt freigeben.
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In anderen hier nicht dargestellten Kassetten einer Druckentlastungseinrichtung können sich die Sollbruchstellen auch an anderen Positionen befinden.
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Bezugszeichenliste
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- L
- Länge
- B
- Breite
- a
- Pyramidenwinkel
- 1
- Druckentlastungseinrichtung
- 2a, 2b, 2c
- Kassette
- 3
- Außenseite
- 4a, 4b, 4c
- Außenwand
- 5
- Rahmen
- 6
- Steg
- 7
- Steg
- 8
- U-Profil
- 9a, 9b, 9c
- Teil
- 10
- Längsachse
- 11
- Längsachse
- 12
- Element
- 13
- Längsachse
- 14
- Element
- 15
- Innenschenkel
- 16
- Innenwand
- 17
- Schraubenverbindung
- 18
- Außenschenkel
- 19
- Schraubenverbindung
- 20
- Seite
- 21
- Seite
- 22
- Fläche
- 23
- Blech
- 24
- Pyramidenspitze
- 25
- Kanten
- 26
- Sollbruchstelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202011110570 U1 [0002]
- DE 102014102166 A1 [0003]
