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Die Erfindung betrifft eine Entwässerungsrinne mit einem, vorzugsweise U-förmigen, Rinnenkörper und einer oberseitigen Einlauföffnung.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Entwässerungsrinnen vorbekannt, die derart konstruiert sind, dass sie einen verbesserten Beitrag zu einer effizienten Oberflächenentwässerung leisten. Dabei werden unterschiedliche Ansätze für jeweils unterschiedliche Anforderungen verfolgt, wie zum Beispiel die Resilienz im Falle der Einleitung von hohen Traglasten in den Rinnenkörper, etwa durch Überfahren vom Rinnenkörper durch Schwerlaster oder die Bewältigung von Starkregenereignissen und das damit verbundene hohe Aufkommen von Oberflächenwasser. Diesen individuellen und unterschiedlichen Anforderungen wird durch unterschiedliche Bauformen Rechnung getragen, wie zum Beispiel durch u- oder v-förmige Rinnen, spezielle Schlitzaufsätze oder Rinnenabdeckungen sowie Rinnen mit oder ohne entsprechenden Zargen.
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Ein im Stand der Technik bisher kaum behandeltes Problem, ist die Aufrechterhaltung einer möglichst hohen hydraulischen Strömungsgeschwindigkeit innerhalb einer Rinne, auch bei seitlich eintretendem Oberflächenwasser. Denn gegenüber einer einfachen linearen Durchströmung der Rinnenkörper, wie es z.B. bei einem geschlossenen Kanal oder bei einer Rohrleitung der Fall ist, in dem also kein flüssiges Medium kontinuierlich seitlich zuströmen kann, und wenn überhaupt nur punktuell an einigen wenigen Knotenpunkten, wird die hydraulische Leistung signifikant reduziert.
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Dabei stellt die seitliche, vorzugsweise beidseitige, Einleitung von anströmendem Oberflächenwasser den Regelfall der Entwässerung von Oberflächen dar. Dies deshalb, weil Entwässerungsrinnen regelmäßig derart in einer zu entwässernden Oberfläche verbaut werden, dass das anströmende Wasser einseitig oder beidseitig, mehr oder weniger quer, oder seitlich auf die Entwässerungsrinnen trifft, von diesen aufgenommen und dann abgeführt wird. Bei dem hieraus resultierenden, zumindest überwiegend seitlichen Eintritt von Oberflächenwasser in die Rinne und damit quer zur Fließrichtung des in der Rinne, genauer gesagt, innerhalb des Gerinne des Rinnenkörpers abgeführten Wassers, also in die dort herrschende Strömung, kommt es zu Verwirbelungen und somit zu einer Reduktion der hydraulischen Leistung. Dabei reduziert dies nicht nur das Transportvermögen der Rinne, sondern vielmehr hat die, wie vorstehend erläutert, systemimmanente Reduzierung der Fließgeschwindigkeit innerhalb der Entwässerungsrinne den unerwünschten Zusatzeffekt, dass damit auch die Selbstreinigungskräfte der Rinne im Hinblick auf regelmäßig mit dem eingeleiteten Oberflächenwasser eingeleiteten Festkörpern und Sedimente und der damit verbundenen Gefahr, dass die Rinne sich nach und nach zusetzt, bzw. die Reinigungsintervalle der Rinnen verkürzt werden müssen, um eine ordnungsgemäße Wasserabführung innerhalb der Entwässerungsrinnen mit der hier erforderlichen Sicherheit garantieren zu können.
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Bei Rohrleitungen und bei geschlossenen Kanälen, die also überwiegend linear durchströmt werden, haben Untersuchungen ergeben, dass ein besserer Selbstreinigungseffekt erzielt werden kann, in dem konstruktive Strukturelemente in einem bestimmten Anströmwinkel und mit einer besonderen Geometrie zur Fließrichtung des Abflusses aufgebaut werden. Dies ist insbesondere in dem Gebrauchsmuster
DE 20 2018 003 119 U1 offenbart. Durch diesen Effekt werden in der unteren Randzone der Rohrleitung oder des Kanals Turbulenzen erzeugt, die den abgesetzten Schmutz bzw. die Sedimente wieder nach oben in die Strömung fördern und von dieser abgeführt werden. Dadurch entsteht ein besserer Selbstreinigungseffekt. Nachteil dieser Lösung ist, dass durch den Energieverlust, der durch das Anströmen der Strukturelemente entsteht, die Fließgeschwindigkeit und damit das Transportvermögen insgesamt jedoch abnimmt.
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Bei Rinnenkörper, die zur Oberflächenentwässerung eingesetzt werden, in denen also das Oberflächenwasser typischerweise kontinuierlich seitlich zugeführt wird, ist dieser Effekt kontraproduktiv. Die Menge des Abflusses ist dort deutlich niedriger, als dies in Rohrleitungen oder in Kanälen der Fall ist. Eine weitere Herabsetzung der Fließgeschwindigkeit durch das Anströmen der Strukturelemente führt zu einer deutlichen Verschlechterung des Sedimentabflusses.
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Des Weiteren ist von der Firma ULMER ein Produkt, das sogenannte Max-Flow-System, vorbekannt, welches sich mit dem hier beschriebenen Thema beschäftigt. Hier wird versucht, dass eingeleitete Oberflächenwasser über eine Umlenkung in der Rinnenabdeckung in Fließrichtung zu führen. Dieser Ansatz ist grundsätzlich richtig. Nachteil dieser Lösung ist, dass das Oberflächenwasser nicht kontinuierlich über die gesamte Nennweite der Abdeckung verteilt wird, sondern überwiegend seitlich einströmt. Daher wird das Wasser nur theoretisch in Fließrichtung geführt. Tatsächlich drückt das Wasser aber im engen Spalt der Abdeckung von der Seite, also von außen, nach innen, so dass es auch hier zu einem Querauftreffen und zu einem einfachen Abtropfen des einzuleitenden Oberflächenwassers kommen kann.
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Ein weiterer Nachteil dieser Lösung ist, dass sie nur anwendbar ist bei sehr tiefen Abdeckungen, wie z.B. bei monolithischen Rinnen aus Beton, Polymerbeton oder Kunststoff. Monolithische Rinnen stellen aber eher die Ausnahme bei der Entwässerung von Oberflächen dar. Bei den üblichen Rinnensystemen mit abnehmbaren Abdeckungen aus Gusseisen oder aus technischen Kunststoffen, die in der Regel nur wenige Millimeter Abdeckstruktur aufweisen, ist die Ausbildung eines umlenkenden Kanals nicht möglich oder wäre zumindest sehr unwirtschaftlich und unpraktikabel in der Handhabung, da Abdeckungen aus Guss in der Regel gewichtsoptimiert, also möglichst filigran und dünnwandig, ausgebildet werden.
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Ein weiterer Nachteil dieser Lösung ist, dass sie in bereits existierenden Rinnensystemen nicht nachrüstbar sind, da es sich bei der gezeigten Lösung um einen monolithischen Körper handelt.
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Das europäische Patent
EP 1 022 390 A1 beschäftigt sich mit Führungselementen in Entwässerungsrinnen, die derart ausgebildet sind, dass sie das von oben in die Entwässerungsrinne eintretende Wasser in Rinnenlängsrichtung, also exakt in Abflussrichtung, umlenken. Durch die Umlenkungseinrichtung, die vorzugsweise an beiden Seitenwänden oder im Bodenbereich befindlich ist, verkleinert sich gleichzeitig der freie Querschnitt des Rinnenkörpers, wodurch die hydraulische Leistung nach der gängigen Lehre wiederum reduziert wird. Dies steht im Widerspruch zu dem eigentlichen Ziel der offenbarten Erfindung. Durch das rückwärtige Anströmen der Umlenkeinrichtungen durch den bereits in der Rinne befindlichen Abflussstrom entstehen zudem Turbulenzen, die sowohl nach unten zum Rinnenboden als auch seitlich wirken und somit in Summe den Abflussstrom weiter reduzieren und zudem die Sedimentation von Schmutzpartikeln begünstigen. Außerdem können unmittelbar im Bereich der Rampen Tot-Zonen entstehen, die den freien Strömungsquerschnitt zusätzlich verringern.
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Ausgehend von dieser Problematik, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Entwässerungsrinne bereitzustellen, mit der eine Umlenkung des seitlich eintretenden Oberflächenwassers unter Aufrechterhaltung der hydraulischen Strömungsgeschwindigkeit in der Rinne ermöglicht ist und gleichzeitig die oben genannten Nachteile des bisherigen Stands der Technik beseitigt werden. Diese Aufgabe wird durch eine Rinne gemäß dem geltenden Anspruch 1 gelöst. Aus den anhängigen Ansprüchen können vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung entnommen werden.
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Gemäß Anspruch 1, handelt es sich um eine Entwässerungsrinne, mit einem vorzugsweise U-förmigen Rinnenkörper, und einer oberseitigen Einlauföffnung. Die Entwässerungsrinne zeichnet sich dadurch aus, dass diese über wenigstens eine Umlenkeinrichtung an und/oder auf und/oder in der Rinne verfügt, so dass in die Einlauföffnung der Entwässerungsrinne eintretendes, insbesondere seitlich eintretendes Oberflächenwasser, mittels der Umlenkeinrichtung derart umlenkbar ist, dass das über die Umlenkeinrichtung umgelenkte, in den Rinnenkörper eingeführte Oberflächenwasser jeweils zumindest weitgehend in Richtung der in dem Rinnenkörper zumindest üblicherweise vorherrschenden Strömungsrichtung in den Rinnenkörper einführbar ist.
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Die Umlenkeinrichtung kann dabei rückseitig so gestaltet werden, dass sie den Abflussstrom beim Anströmen sanft zur Rinnenmitte führt, ohne dass Turbulenzen oder Tot-Zonen im Rinnenkörper entstehen können. Die Geometrie kann dabei konstruktiv so gestaltet sein, dass ein pulsierender Strom, mit Zonen sehr hoher Fließgeschwindigkeit, ausgebildet werden kann, die der Sedimentation entgegenwirkt und damit den Sandaustrag zusätzlich unterstützt
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Die Umlenkeinrichtungen, die sich vorzugsweise an den Seitenwänden befinden, sind außerdem konstruktiv so gestaltet, dass sie die empfindlichen Seitenwände, quasi als innere Verrippung oder Verstärkung, gegen dynamische Seitenkräfte schützen. Dadurch können Entwässerungsrinnen mit deutlich geringeren Wandstärken konzipiert werden oder es können deutlich höhere Rinnenkörper bei gleicher Nennweite der Rinnen hergestellt werden, unabhängig davon, ob diese aus Beton, Polymerbeton, Kunststoff oder einem anderen metallischen bzw. nichtmetallischen Werkstoff hergestellt werden.
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In weiter verbesserter Ausführung der vorstehend erläuterten Umlenkeinrichtung weist die Umlenkeinrichtung zusätzlich ein in die vorherrschende Strömungsrichtung weisendes Gefälle auf, so dass ein Gefälle erzeugt wird, ohne das ein „natürliches“ Gefälle vorhanden ist oder ein künstliches Gefälle angelegt werden muss, so dass eine durch das umgelenkte, abgeleitete Oberflächenwasser verursachte Verwirbelung im Bereich der Eintrittsstelle des eingeleiteten Oberflächenwassers und eine damit verbundene negative Einwirkung auf die hydraulische Leistung der Entwässerungsrinne verringert bzw. verhindert wird.
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In Verbindung mit der Umlenkreinrichtung spielt nicht nur die Ausgestaltung der angeströmten Rückseite der Umlenkeinrichtung, sondern auch die Ausgestaltung des Rinnenbodens eine sehr entscheidende Rolle. Dieser muss zur Vermeidung von Turbulenzen, je nach Nennweite der Rinne, strömungsoptimiert werden.
Dazu kann der Rinnenboden der Entwässerungsrinne um einen Bruchteil des Nenndurchmessers der Entwässerungsrinne nach oben, das heißt in Richtung der Einlauföffnung, verschoben werden. Im Gegensatz zu einem u- oder v-förmigen Querschnittsprofil, oder gegenüber einem Kastenprofil mit rechtwinklig angeordneten Seitenwänden, kann hierdurch eine höhere hydraulische Leistung erreicht werden und somit kann letztendlich eine bessere Abtragung von Sedimenten innerhalb der Entwässerungsrinne begünstigt werden.
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In konkreter Ausgestaltung sieht die Erfindung für die Entwässerungsrinne vor, dass die Umlenkeinrichtung aus kurzen oder langen aufeinanderfolgenden Rampen mit einem Gefälle, bevorzugt einem Gefälle im spitzen Winkel, bestehen. Auf gleicher horizontaler Ebene, also auf gleicher vertikaler Höhe und unterhalb des Anfangs einer Rampe, ist das Ende einer weiteren Rampe der Umlenkeinrichtung angelegt. Die Anordnung der Umlenkeinrichtung an der Oberkante der oberen Einlauföffnung der Rinne hat ihren Vorteil darin, dass die Einschränkung des maximalen Durchflussvolumens nur gering ausfällt.
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Gemäß Anspruch 4, sieht die Erfindung für die Entwässerungsrinne vor, dass jeweils eine Umlenkeinrichtung am jeweiligen oberen Rand der Einlauföffnung angeordnet ist. Dabei soll weiterhin ein Freiraum zwischen den jeweils am Rand der Einlauföffnung angeordneten Umlenkeinrichtungen bestehen.
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Dies hat den Vorteil, dass bei hohem Aufkommen von Oberflächenwasser, dieses direkt in die Entwässerungsrinne ohne Umweg über die Umlenkeinrichtung einleitbar ist.
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In alternativer Ausgestaltung erstreckt sich die Umlenkeinrichtung über die gesamte Einlauföffnung der Entwässerungsrinne. Damit ist sichergestellt, dass auch bei hohen Oberflächenwasseraufkommen, kein nicht umgelenktes, seitlich eintretendes Oberflächenwasser in die Strömung eintreten kann.
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Gleichwohl kann die Umlenkeinrichtung aber auch in einem stumpfen Winkel (also mit einem steilen Gefälle) vorgesehen werden. Zwar wird dadurch der freie Rinnenquerschnitt reduziert, jedoch wird insbesondere bei kleineren Regenereignissen mit geringeren Strömungsgeschwindigkeiten des Abflusses im Rinnenkörper der Selbstreinigungseffekt begünstigt, da das seitlich einströmende Oberflächenwasser bis fast nach unten zum Rinnenboden geführt werden kann und dadurch keine zusätzlichen Verwirbelungen im Bereich der Eintrittsstellen entstehen können.
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Des Weiteren sind die Rückseiten der Umlenkeinrichtungen so konstruiert, dass anströmender Abfluss nicht auf die Rückseite der Rampe aufprallt und verwirbelt, sondern sanft seitlich umgelenkt wird und damit die laminare Strömung beibehalten wird.
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Gemäß Anspruch 7, sieht die Erfindung für die Entwässerungsrinne vor, dass die Umlenkeinrichtungen an, auf bzw. in die Entwässerungsrinne fest verbaut sind oder an, auf bzw. in die Entwässerungsrinne einbaubar sind und/oder nachträglich in, auf bzw. an die Entwässerungsrinne einhängbar oder an der Abdeckung zu befestigen sind. Hiermit besteht die Möglichkeit auch bereits vorhandene Entwässerungsrinnen mit einer Umlenkeinrichtung gemäß den geltenden Ansprüchen 3, 4 oder 5 mit einer solchen Umlenkeinrichtung auszustatten.
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Darüber hinaus sieht die Erfindung vor, die Umlenkeinrichtung, anstatt an der Rinne, an der Rinnenabdeckung zu befestigen.
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Letztlich sieht die Erfindung in vorteilhafter Ausgestaltung für die Entwässerungsrinne vor, dass die Entwässerungsrinne, die Umlenkeinrichtung sowie die Rinnenabdeckung aus Metall, Kunststoff, Beton, Polymerbeton oder einem sonstigen, zur Herstellung von Entwässerungsrinnen und Rinnenabdeckungen üblicherweise verwendeten Material bestehen. Somit ist die Entwässerungsrinne mit Umlenkeinrichtung den jeweiligen Gegebenheiten und Anforderungen entsprechen herstell- und anpassbar.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von drei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 ein erstes Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Seitenansicht,
- 2 ein zweites Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Seitenansicht, sowie
- 3 ein drittes Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Seitenansicht.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Entwässerungsrinne 1 zur Umlenkung von seitlich eintretenden Oberflächenwasser. Die Entwässerungsrinne 1 umfasst hierbei einen U-förmigen Rinnenkörper 2 mit einer Einlauföffnung 5. Jeweils an der oberen Kante 6 der Einlauföffnung 5 der Entwässerungsrinne 1 befindet sich je eine Umlenkeinrichtung 3. Diese baut sich aus aneinander gereihten Rampen 4 auf, wobei der Rampenanfang 8 einer Rampe 4 auf der gleichen Höhe wie das Rampenende 9 einer weiteren Rampe ist. Die Rampen 4 verfügen jeweils über ein Gefälle, so dass seitlich auf die Umlenkeinrichtung 3 eintretendes Oberflächenwasser durch diese in Richtung der hydraulischen Strömung innerhalb der Entwässerungsrinne 1 umgelenkt wird. Weiterhin verfügt dieses Ausführungsbeispiel über einen Freiraum 7, so dass bei einem hohen Aufkommen von Oberflächenwasser, dieses auch ohne Umlenkung durch die Umlenkungseinrichtung 3 direkt in die Entwässerungsrinne 1 eintreten kann.
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2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Entwässerungsrinne 1 zur Umlenkung von seitlich eintretenden Oberflächenwasser. Auch diese umfasst hierbei einen U-förmigen Rinnenkörper 2 mit einer Einlauföffnung 5. Die Umlenkeinrichtung 3 erstreckt sich bei diesem Ausführungsbeispiel über die gesamte Einlauföffnung 5, so dass anders als beim ersten Ausführungsbeispiel kein Freiraum 7 gegeben ist, sondern jegliches, seitlich eintretendes Oberflächenwasser durch die Umlenkeinrichtung 3 umgelenkt und somit umgelenkt in die Entwässerungsrinne eigeführt wird.
Damit ist sichergestellt, dass auch bei hohen Oberflächenwasseraufkommen, kein nicht umgelenktes, seitlich eintretendes Oberflächenwasser in die Strömung eintreten kann.
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3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Entwässerungsrinne 1 zur Umlenkung von seitlich eintretenden Oberflächenwasser. Statt dass die Umlenkeinrichtung 3 wie bei den zwei vorangegangenen Ausführungsbeispielen gemäß 1 und 2 mittels kurzer Rampen 4 mit einem bevorzugt spitzen Winkel realisiert sind, zeigt die 3 lange Rampen als Umlenkeinrichtungen 3, die das Oberflächenwasser mit höherem Gefälle nach unten zum Rinnenboden des Rinnenkörpers 2 führen.
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4 zeigt eine Umlenkeinrichtung 3, bei der die Unterseite in einer Glockenkurvenform 10 gestaltet ist, wodurch der anströmende Abflussstrom innerhalb der Entwässerungsrinne 1 sanft in die Mitte des Stroms des Rinnekörpers 2 der Entwässerungsrinne 1 eingeleitet wird, ohne dabei Turbulenzen oder Tot-Punkte zu erzeugen. Die Geometrie ist dabei konstruktiv so gestaltet, dass ein pulsierender Strom, mit Zonen sehr hoher Fließgeschwindigkeit, ausgebildet wird, die der Sedimentation entgegenwirkt und damit den Sandaustrag zusätzlich unterstützt.
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5 zeigt eine Entwässerungsrinne, bei der der Rinnenkörper 2 um einen Bruchteil des Nenndurchmessers der Entwässerungsrinne 1 nach oben, also in Richtung der Einlauföffnung 5, verschoben ist. Hierdurch wird eine höhere hydraulische Leistung erreicht und somit letztendlich eine bessere Abtragung von Sedimenten innerhalb der Entwässerungsrinne 1 begünstigt.
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Somit ist vorstehend eine Entwässerungsrinne offenbart, mit der seitlich eintretendes Oberflächenwasser durch eine Umlenkeinrichtung in Strömungsrichtung umlenkbar ist, so dass eine durch das umgelenkte, abgeleitete Oberflächenwasser verursachte Verwirbelung im Bereich der Eintrittsstelle des eingeleiteten Oberflächenwassers und eine damit verbundene negative Einwirkung auf die hydraulische Leistung der Entwässerungsrinne verringert bzw. verhindert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Entwässerungsrinne
- 2
- Rinnenkörper
- 3
- Umlenkeinrichtung
- 4
- Rampe
- 5
- Einlauföffnung
- 6
- obere Kante
- 7
- Freiraum
- 8
- Rampenanfang
- 9
- Rampenende
- 10
- Glockenkurvenform
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202018003119 U1 [0005]
- EP 1022390 A1 [0010]
