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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Pfahlversetzung unter Wasser.
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Bei der Pfahlversetzung wird ein Pfahl im Grund eines Gewässers befestigt, indem dieser von oben in den Gewässergrund gedrückt wird. Sofern das obere Ende des Pfahls dabei über die Wasseroberfläche ragt und/oder das Gewässer eher flach ist, bestehen dabei keine größeren Probleme.
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Problematisch wird es, wenn das obere Ende des Pfahls bis unter die Wasseroberfläche versetzt werden soll, insbesondere wenn der Gewässergrund einen großen Abstand zur Wasseroberfläche aufweist. Eine bekannte Methode besteht darin, einen langen Pfahl in den Gewässergrund zu versetzen und diesen Pfahl unter Wasser auf die benötigte Höhe abzuschneiden, mit dem Nachteil der arbeitsintensiven Vorgänge unter Wasser.
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Aus den Schriften
US5540523A ,
DE2538642A1 und
DE2622991A1 sind Vorrichtungen bekannt, um Pfähle sehr weit unter Wasser zu platzieren. Diese Vorrichtungen sind an einem Seil befestigt und werden durch ihr Eigengewicht bis zum Meeres- bzw. Gewässergrund abgesenkt.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit welcher das Versetzen von Pfählen unterhalb der Wasseroberfläche erleichtert und/oder beschleunigt wird.
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Für das Lösen der Aufgabe wird eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Versetzen von Pfählen unter Wasser weist an einem ersten Ende ein Befestigungselement auf, mit welchem die Vorrichtung an einem schwenkbaren Maschinenarm, insbesondere einem Baggerarm, befestigbar ist und weist an einem zweiten Ende eine Aufnahme auf, welche eine Längsführung und einen Anschlag für einen zu versetzenden Pfahl bildet, sodass der Pfahl mit seinem Ende, welches nach dem Versetzen der Wasseroberfläche zugewandt liegt, in die Aufnahme eingeführt werden kann.
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Bevorzugt ist zwischen der Befestigungsvorrichtung und der Aufnahme ein Distanzstück vorhanden, welches die Befestigungsvorrichtung und die Aufnahme starr verbindet.
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Bevorzugt ist das Distanzstück ein geschlossener, luftgefüllter Hohlkörper. Bevorzugt ist das Distanzstück ein Stahl-Hohlprofil, an dessen beiden Enden Stahlplatten angeschweißt sind.
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In einer weiteren Ausführungsvariante ist das Distanzstück ein nicht geschlossenes bzw. nicht dichtes Hohlprofil oder ein Profilelement, welches mit Schwimmkörpern, beispielsweise Tonnen oder Pontons, gefüllt oder bestückt ist.
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Bevorzugt ist die Aufnahme ein Aufnahmerohr. Bevorzugt ist der Innendurchmesser des Aufnahmerohres größer als der Außendurchmesser der zu versetzenden Pfähle, sodass diese mit Spiel in der Aufnahme gehalten sind.
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Bevorzugt ist der Anschlag eine Platte, welche das Aufnahmerohr einseitig verschließt. Das Distanzstück ist bevorzugt ein Profilelement oder Profilrohr, welches einerseits am Anschlag und andererseits am Befestigungselement starr angebracht, insbesondere verschraubt oder verschweißt, ist.
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Bevorzugt weist die Vorrichtung einen Schwimmkörper, insbesondere eine Boje, auf, welche durch Auftrieb das Gewicht der Vorrichtung zumindest teilweise ausgleicht.
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Das bevorzugte Verfahren zum Versetzen von Pfählen unter der Wasseroberfläche eines Gewässers erfolgt indem
- - im ersten Schritt ein Pfahl zumindest annähernd horizontal oder von schräg oben mit seinem nach dem Versetzen oberen Ende in eine Aufnahme einer Vorrichtung eingeführt wird, wobei die Aufnahme beabstandet zu ihrem Ende einen Anschlag für den Pfahl aufweist,
- - im zweiten Schritt der Pfahl mit der Vorrichtung unter die Wasseroberfläche geschwenkt wird,
- - im dritten Schritt der Pfahl am Anschlag anliegend mit der Vorrichtung nach unten bewegt wird und in den Gewässergrund gedrückt wird, bis dieser im Gewässergrund fixiert ist,
- - im vierten Schritt die Vorrichtung nach oben vom Pfahl weg bewegt wird und wieder in die Ausgangsposition gebracht wird.
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Bevorzugt wird der Pfahl lose also mit Bewegungsspiel bzw. Spielpassung in der Aufnahme geführt und beim Schwenken unterhalb der Horizontalen durch Auftrieb in der Aufnahme gehalten.
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Bevorzugt wird im dritten Schritt das obere Ende des Pfahls bis unter die Wasseroberfläche bewegt, vorzugsweise zumindest 3 Meter, insbesondere zumindest 5 Meter unter die Wasseroberfläche.
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Bevorzugt ist die Vorrichtung an einem Arm, insbesondere eines Baggers, befestigt und wird durch diesen geschwenkt und bewegt.
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Der Arm muss einerseits im zweiten Schritt eine Schwenkbewegung und andererseits im vierten Schritt eine Hubbewegung bzw. eine Bewegung in Längsrichtung des Pfahls ausführen können.
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Die Erfindung betrifft somit die Pfahlversetzung mit einer speziellen Verlängerung für den Baggerarm um damit unter Wasser Pfähle zu versetzen beziehungsweise hineinzudrücken. Ein Pfahl wird in das Aufnahmerohr aufgenommen und mit dem Bagger, auf dem der Verlängerungsarm montiert ist, richtig positioniert und versetzt. Die Besonderheit ist die leichte Aufnahme des Pfahles im Verlängerungsarm und das einfache Lösen von diesem. Die Aufnahme des Pfahls findet am Wasserspiegel statt und das Lösen unter Wasser kann ohne Arbeitskraft ausgeführt werden. Bisher war für diese Art von Versetzung viel Handarbeit nötig, wie das Abschneiden der Pfähle unter Wasser auf die richtige Länge oder das Abmontieren der Pfähle von Hilfsvorrichtungen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung als spezielle Baggerarmverlängerung ist dazu bestimmt in größeren Wassertiefen (z.B. 10 Meter unter dem Wasserspiegel Pfahl Oberkante) Pfähle zu versetzen, ohne die Pfähle für die Versetzung fest an der Verlängerung zu befestigen. Die Distanz von Gewässergrund zu Wasseroberfläche ist bevorzugt größer als die Länge der Pfähle.
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Die Distanz zwischen dem Befestigungselement der Vorrichtung und dem Anschlag der Vorrichtung beträgt bevorzugt zumindest Im, besonders bevorzugt zumindest 2m, insbesondere zumindest 3m.
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Das bevorzugte Verfahren besteht darin, den Pfahl horizontal an der Wasseroberfläche in die Verlängerung aufzunehmen, danach den Pfahl unter Wasser mit der Verlängerung bis in die Vertikale zu schwenken und danach den Pfahl mit Verlängerung unter dem Wasserspiegel vertikal zu versetzen, also vertikal in den Gewässergrund zu drücken.
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Die Erfindung wird an Hand von Zeichnungen veranschaulicht:
- 1: zeigt schematisch eine bevorzugte Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Seitenansicht.
- 2: zeigt schematisch die bevorzugte erfindungsgemäße Vorrichtung bei Aufnahme eines Pfahls an der Wasseroberfläche.
- 3: zeigt schematisch die bevorzugte erfindungsgemäße Vorrichtung bei Einbringen des Pfahls in den Gewässergrund.
- 4: zeigt schematisch die bevorzugte erfindungsgemäße Vorrichtung beim Abheben vom Pfahl.
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In 1 ist eine bevorzugte Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch dargestellt.
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Die Vorrichtung besteht aus geschweißten, oder anders starr verbundenen, beispielsweise verschraubten, Teilen, insbesondere Stahlteilen. Am ersten Ende ist ein Befestigungselement 1 vorgesehen, welches eine Verbindung mit dem Arm 8 eines Baggers insbesondere Schwimmbaggers oder einer anderen Maschine erlaubt. Das Befestigungselement 1 ist mit dem ersten Ende eines Rohrs 3 verschweißt oder verschraubt, wobei dies wie dargestellt über eine zwischenliegende Platte 2 erfolgen kann. Das Rohr 3 ist am anderen Ende an einer Übergangsplatte 4 befestigt, insbesondere verschweißt oder verschraubt. An der dem Rohr 3 abgewandten Seite der Übergangsplatte 4, ist ein Aufnahmerohr 5 für die zu versetzenden Pfähle 7 befestigt, insbesondere verschweißt oder verschraubt. Das Aufnahmerohr 5 bildet die Aufnahme für den Pfahl 7 und die Übergangsplatte 4 den Anschlag. Weiters kann eine Auftriebsboje 6 an der Vorrichtung, insbesondere am Aufnahmerohr 5, der Übergangsplatte 4 oder dem Rohr 3, montiert sein, bevorzugt in der dem Befestigungselement 1 entfernt liegenden Hälfte der Vorrichtung. Wenn die Vorrichtung vom Arm 8 gelöst ist und im Wasser schwimmt, kann die Auftriebsboje 6 das höhere Gewicht des Aufnahmeendes ausgleichen. Über die Distanz der Boje zur Vorrichtung bzw. deren Position entlang des Rohres 3, kann der Winkel vorgegeben werden, mit welcher die Vorrichtung im Wasser schwimmt. Vorteilhaft ragt das Befestigungselement 1 bei frei schwimmender Vorrichtung aus dem Wasser um ein Anbringen am Baggerarm zu erleichtern.
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Das Befestigungselement 1, als Verbindung zum Arm 8 der Maschine, insbesondere des Baggers, ermöglicht es die Vorrichtung am Arm 8 zu befestigen, insbesondere starr, sodass die Vorrichtung der Schwenkbewegung des Armes 8 folgt. Das Befestigungselement 1 kann in Form einer Anbauplatte vorliegen, welche sich senkrecht von der Platte 2 weg erstreckt.
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Die Platte 2 hat bevorzugt Löcher um das Befestigungselement 1 anzuschrauben und ist auf der Unterseite starr mit dem Rohr 3 verbunden insbesondere verschweißt. Das Rohr 3 kann oben und unten dicht verschweißt sein, oben mit der Platte 2 und ggf. mit der verschraubten Anbauplatte und unten mit der Übergangsplatte 4. Wenn das Rohr 3 dicht ist und somit mit Luft gefüllt ist bzw. bleibt, sorgt die Luft im Inneren des Rohres 3 für Auftrieb. Die Länge des Rohres 3 wird so gewählt, dass die benötigte Versetzungstiefe der Pfähle 8 erreicht werden kann. Es ist auch denkbar das Rohr 3 als manuell oder automatisch verstellbares Teleskoprohr oder Teleskopelement auszuführen.
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Der Durchmesser des Rohres 3 kann frei gewählt werden, nicht zu dick aufgrund des Gewichtes und nicht zu dünn, damit es sich nicht verbiegt. Anstelle eines Rohres 3 in Form eines Rundrohres kann auch ein Profilelement, beispielsweise ein T- oder I- oder H-Träger oder ein anderes Hohlprofil, beispielsweise ein Quadrat- Rechteck- oder Ovalrohr verwendet werden. Das Rohr 3 kann also allgemein als Abstandhalter oder als Distanzstück bezeichnet werden, wobei dieser bzw. dieses als formstabiles, starres Verbindungselement zwischen dem Befestigungselement 1 und der Aufnahme vorgesehen ist. Der Abstandhalter bzw. das Distanzstück kann auch aus mehreren Teilen bzw. Segmenten zusammengesetzt sein, welche modular zusammengesetzt werden können, beispielsweise verschraubt, insbesondere mit Flanschverbindungen, um zur benötigten Gesamtlänge zu gelange, welche benötigt wird um die Pfähle 7 in der gewünschten Tiefe zu versetzen.
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Die Aufnahme ist im Beispiel der 1 als Aufnahmerohr 5 ausgeführt.
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Der wichtigste Teil für die Pfahlversetzung ist das Aufnahmerohr 5 bzw. allgemein die Aufnahme für den Pfahl 7. Dieser Teil ist bevorzugt ein Rohr, bevorzugt Rundrohr oder weniger bevorzugt Quadrat-, Rechtecks- oder Ovalrohr, welches mit einer oder zwei Übergangsplatten 4 mit dem Ende des Rohres 3 oder Abstandhalters durch Verschweißung oder eine lösbare Flanschverbindung verbunden wird. Beide Seiten, sowohl das Rohr 3 sowie auch das Aufnahmerohr 5 können mit einer Übergangsplatte 4 verschweißt sein, oder jeweils mit einer Übergangsplatte 4 versehen sein, sodass die beiden Übergangsplatten 4 aneinander verschraubbar, insbesondere als Flanschverbindung aneinander befestigbar sind. Die Übergangsplatte 4 wird benötigt, wenn das Aufnahmerohr 5 einen anderen Durchmesser hat als das Rohr 3 hat. Der Durchmesser des Aufnahmerohres 5 wird in Abhängigkeit des Durchmessers der Pfähle 7 gewählt, welche versetzt werden.
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Weniger bevorzugt kann das Aufnahmerohr 5 auch ein Teil des Rohres 3 sein, in diesem Fall kann im Rohr 3 ein Anschlag vorhanden sein, um die Eindringtiefe des Pfahls 8 zu begrenzen. Der Anschlag kann beispielsweise auch höhenveränderlich im Rohr 3 oder im Aufnahmerohr 5 montierbar sein. Der Anschlag muss massiv bzw. stabil ausgeführt sein, da mit diesem der Pfahl 7 in den Gewässergrund gedrückt wird.
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Anstelle eines Aufnahmerohrs 5 kann die Aufnahme auch in anderer Form vorliegen, solange diese ein seitliches Ausweichen des Pfahls 7 verhindert. Beispielsweise könnte der Pfahl 7 von zumindest drei beispielsweise stab- oder stangenförmigen Elementen umgriffen werden, oder zwischen zwei Halbschalen geführt sein. Der Abstand zwischen den Elementen oder den Halbschalen kann einstellbar ausgeführt sein, um die Aufnahme an die Pfähle 7 anpassbar zu machen.
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Die Auftriebsboje 6 ist bevorzugt am unteren Endbereich des Rohres 3 befestigt. Die Auftriebsboje 6 und/oder eine bzw. die Luftkammer im Rohr 3 können bevorzugt so dimensioniert sein, dass die Vorrichtung an der Wasseroberfläche schwimmt. Dadurch werden das Anbringen und Lösen vom Arm 8 erleichtert und es besteht kein Risiko, dass die Vorrichtung unbeabsichtigt versenkt wird.
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Eine Besonderheit der Vorrichtung bzw. Verlängerung ist, dass die Verlängerung mit dem Bagger bedient werden kann und dadurch Zeit und Arbeitskraft gespart wird. Die Montage und Demontage der Vorrichtung bzw. Verlängerung vom Arm 8, insbesondere Baggerarm, erfolgt bevorzugt hydraulisch. Als zweiter wichtiger Aspekt wird die Länge des Rohres 3 gesehen, welche es ermöglicht den Versetzungsvorgang in einer bestimmten Tiefe durchzuführen. Eine weitere Besonderheit ist das Aufnahmerohr 5, welches durch den richtigen Durchmesser den Pfahl 7 einfach aufnehmen kann und unter Wasser wieder leicht lösen kann. Bevorzugt hält nur der Druck des natürlichen Auftriebs den Pfahl 7, insbesondere Holzpfahl, im Aufnahmerohr 5. Sofern der Pfahl 7 nicht schwimmt und somit unter Wasser aus der Aufnahme gleiten würde, könnte dieser temporär mit Schwimmbojen oder anderen Schwimmkörpern ausgestattet werden, oder temporär im Aufnahmerohr fixiert werden, beispielsweise geklemmt werden. Dazu könnte beispielsweise ein Fixierungselement seitlich durch das Aufnahmerohr 5 bis an oder in den Pfahl 7 geführt werden.
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Das bevorzugte Verfahren zum Versetzen von Pfählen 7 wird anhand der 2 bis 4 erläutert.
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Vor Beginn der Arbeiten wird die erfindungsgemäße Vorrichtung starr am Arm 8, insbesondere Baggerarm, montiert. Im ersten Schritt wird die Verlängerung bzw. Vorrichtung mit dem Arm 8 horizontal zur Wasseroberfläche geschwenkt, dadurch können im Wasser schwimmenden Pfähle 7 ohne großen Aufwand von einem Arbeiter in das Aufnahmerohr 5 eingeschoben werden (2). Bei diesem Arbeitsvorgang an der Wasseroberfläche wird bevorzugt nichts verschraubt oder fixiert. Weniger bevorzugt könnte die erfindungsgemäße Vorrichtung weiter nach oben geschwenkt werden, sodass deren vorderes Ende aus dem Wasser ragt, in diesem Fall könnten die Pfähle von oben bzw. schräg oben in das Aufnahmerohr 5 gesteckt werden, beispielsweise von einem Boot aus.
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Im zweiten Schritt wird durch die Schwenkeinrichtung des Arms 8 insbesondere Baggerarms, der Pfahl 7 mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung geschwenkt, bis die erfindungsgemäße Vorrichtung mit dem in ihr befindlichen Pfahl 7 in der benötigten Ausrichtung gebracht ist, was in den meisten Fällen eine senkrechte Position im Wasser ist. Durch den Auftrieb des Pfahls 7, insbesondere Holzpfahls, ist dieser gegen den Anschlag im unteren Aufnahmerohr 5 positioniert. Der Bagger kann den Pfahl 7 auf genaue Position versetzen. Beispielsweise durch Anweisungen eines Tauchers unter Wasser an den Baggerfahrer, kann der Baggerfahrer den Pfahl 7 ohne weitere technische oder manuelle Hilfe genau positionieren. Aber auch technische Hilfsmittel, wie Kameras, Sonar, Positionserfassung der Vorrichtungsachse etc. können zur Positionierung verwendet werden.
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Ist die Position gefunden, wird der Pfahl mit der Verlängerung in den Seeboden/Gewässergrund eingedrückt (3). Durch diesen Arbeitsschritt kann die genaue Tiefe bestimmt werden und der Pfahl 7 muss nicht am oberen Ende von Tauchern mit großem Aufwand abgeschnitten werden, um die richtige Länge zu erhalten. Dieser manuelle Arbeitsschritt wird damit eingespart.
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Sobald der Pfahl 7 richtig positioniert ist (auch von der Tiefe) kann der Pfahl 7 von der Vorrichtung gelöst werden (4), indem die Vorrichtung mit dem Arm 8 nach oben weg bewegt wird. Auch für diesen Arbeitsschritt ist keine manuelle Hilfe unter Wasser nötig. Dieser Lösevorgang erfolgt durch die gegenständliche Erfindung zur Pfahlversetzung nur durch die Steuerung bzw. den Bediener des Arms 8, beispielsweise durch einen Baggerfahrer und besteht im einfachen Bedienen des Arms 8, welcher nach oben gehoben wird. Eine Auftriebsboje 6 kann an der Vorrichtung während des ganzen Verfahrens montiert sein und ist jetzt am Ende des Vorganges dabei behilflich, die Verlängerung wieder in horizontale Position an der Wasseroberfläche zu bringen, um den nächsten Pfahl 7 mit demselben Vorgang zu versetzen. Die Pfähle 7 weisen ein zugespitztes Ende auf, mit welchen sie in den Gewässergrund gedrückt werden und ein in der Regel flaches Ende, welches am Anschlag zur Anlage kommt. Die Pfähle sind in der Regel als Rundpfähle ausgeführt. Es können aber auch Pfähle mit polygonalem Querschnitt, beispielsweise quadratischem oder rechteckigem Querschnitt versetzt werden. Die Querschnittsform der Aufnahme kann weitgehend unabhängig von der Querschnittsform des Pfahls gewählt werden.
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Eine Besonderheit des gegenständlichen Verfahrens ist, dass Zeit und Arbeitskräfte eingespart werden. Der Pfahl 7 muss nicht vor dem Eintauchen montiert und unter Wasser wieder demontiert werden. Dies wäre nur mit Tauchern möglich und beim gegenständlichen Verfahren reicht dafür der Baggerfahrer aus. Zudem ist nach der Versetzung auch die richtige Tiefe/Position bereits gefunden und der Pfahl 7 muss nicht nachträglich abgeschnitten werden. Dieses Abschneiden von Pfählen unter Wasser würde einen enormen Zeit- und Arbeitsaufwand darstellen. Am vorteilhaftesten ist der erfindungsgemäße Vorgang bei schwimmenden Pfählen, da diese auch schwimmend horizontal eingeführt werden können und ab der Schwenkung unter die Horizontale durch den Auftrieb in der Vorrichtung gehalten werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5540523 A [0004]
- DE 2538642 A1 [0004]
- DE 2622991 A1 [0004]
