DE2307865A1

DE2307865A1 - Gebaeude fuer die herstellung, verarbeitung und/oder lagerung von explosiven materialien

Info

Publication number: DE2307865A1
Application number: DE19732307865
Authority: DE
Inventors: Hans Hiorth
Original assignee: Dyno Industrier AS
Current assignee: Dyno Industrier AS
Priority date: 1972-02-17
Filing date: 1973-02-17
Publication date: 1973-08-23
Also published as: ZA73749B; JPS4893133A; NO127021B; GB1420476A; US3832958A; JPS5737740B2; CA964828A; DE2307865C2; SE385721B

Description

PATENTANWALT DH.-ING. LOTTERHOS

(MAIN)

ANNASTIASSE 19 FEINSMECHEIi (0«11) 955061 TELEGIAMME. LOMOSAPATENT lANDESZENTRALIANK 50007149 POSTSCHECK-KONTO FFM. 1««7

V/ho FRANKFURT (MAIN),

Dyno Industrier A.S.,
Tollbodgaten 22, Oslo 1, Norwegen

Gebäude für die Herstellung, Verarbeitung und/oder Lagerung von explosiven Materialien.

Die Erfindung betrifft eine neuartige Konstruktion eines Gebäudes, das zur Aufnahme von gefährlichen, explosiven Materialien dienen soll, beispielsweise ein Gebäude das geeignet ist, im Zusammenhang mit der Herstellung, Handhabung und/oder Lagerung von Sprengstoffen, Munition oder anderen explosiven Gütern Anwendung zu finden.

Bei einem solchen Gebäude, ist darauf zu achten, dass sich bei einer sich innerhalb des Gebäudes ereignenden Explosion auf Grund der Druckwelle und der weggeschleuderten Gebäudebruchstücke ein möglichst geringer Schaden ausserhalb des Gebäudes ergibt. Gleichermassen ist es erforderlich, dass das Gebäude selbst ausreichend stabil ausgelegt ist, damit es auch von aussen einwirkenden Einflüssen, wie beispielsweise dem Einfluss von Explosionsdruckwellen, weggeschleuderten Teilen von Gegenständen odgl., welche beispielsweise von einer Explosion in der näheren Umgebung des Gebäudes herrühren, standhalten kann.

Bisher war man bestrebt, diese zum Teil einander entgegenstehenden Anforderungen an solche Gebäude dadurch zu erfüllen, dass das Gebäude aus leichten und leichtbrechenden Materialien herge-

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stellt wurde, da man davon ausging, dass das Gebäude bei einer Explosion völlig zerstört werden sollte. Um die benachbarten Gebäude und dergleichen zu schützen, hat man üblicherweise um das Gebäude Sand- oder Erdwälle errichtet_f um der Detonationsdruckwelle und den. Bruchstücken des vollständig zerstörten Gebäudes eine Aufwärtsbewegung zu verleihen, so dass damit eine Ablenk- und Schutzwirkung durch die Wälle gegenüber den Einrichtungen in der näheren Umgebung erreicht wurde.

Um einen annehmbaren Grad an Sicherheit zu erhalten, wurde die zuvor erwähnte Bauweise der Gebäude damit kombiniert, dass, auch zwischen den einzelnen Bauwerken grössere Abstände eingehalten worden sind. Diese Massnahme steht jedoch einer effektiven Herstellungsweise von Sprengstoffen entgegen, da die Herstellung in einer Vielzahl von separat angeordneten Einzelgebäuden, die eines nach dem anderen angeordnet sind, stattfinden würde, was eine sehr grosse Grundstücksfläche erfordert.

Bei neueren Verfahren zur Herstellung von Sprengstoffen, insbesondere in Verbindung mit vergleichsweise geringen Sprengstoffmengen, wurde so verfahren, dass der Kern- oder Hauptteil des Gebäudes stabil und fest ausgeführt wurde, während eine Wand oder das Dach sehr leicht und fragil ausgebildet war, damit bei einer Detonation die Druckwelle den schwächeren Teil des Gebäudes wegblasen wird und dadurch der Rest der Konstruktion entlastet und erhalten bleibt.

PUr Gebäude| die mit relativ hohen Sprengstoffmengen versehen werden, wurde dieses Prinzip insoweit weiter entwickelt, dass gegen die stabilen Wände des Gebäudes Sandwälle aufgeschüttet worden sind und das Dach als eine leichte und mit dem Gebäude nicht fest verbundene Konstruktion ausgebildet worden ist, so dass das Dach nach oben weggedrückt werden konnte. Auch hat man auf die Dachkonstruktion eine Lage Sand aufgelegt, um die Wirkung der Druckwelle zu dämpfen. Bei solchen Gebäuden war jedoch auf Grund des Gewichtes der Sandschicht der statische Druck auf die Wände so gross, dass Betonwände vorgesehen werden mussten, um die Belastung durch den Sand aufzunehmen. Auch waren starke Träger, beispielsweise Verbundholzfcräger in der Dachkonstruktion erforderlich, um

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die Sandschicht zu tragen.

Versuchssprengungen mit grossen Sprengstoffmengen in solchen Gebäuden haben ergeben, dass die Betpnwände in grosse und kleine Bruchstücke zerstückelt worden sind, welche zusammen mit der Dachträgerkonstruktion,die nur unvollkommen zerkleinerte, vergleichsweise gefährliche Stücke entstehen liess, nach aussen weggeschleudert worden sind. Dabei wurde insbesondere der obere Teil des Gebäudes weggetragen und viele der Bruchstücke, die vom Gebäude oder der im Gebäude vorhandenen Ausrüstung herrührten erhielten eine flache Flugbahn, so dass sich die Bruchstücke über eine sehr weite Fläche- verteilten.

Die Erfindung zielt nun darauf abj die Nachteile der bisher bekannten und vorgeschlagenen Gebäude für die Herstellung, Verarbeitung und/oder Lagerung von explosiven Materialien durch eine neuartige Konstruktion auszuräumen. Danach sollte nun eine Gebäudekonstruktion geschaffen werden, bei welcher im Falle einer Explosion im Gebäudeinneren keine Bruchstücke, die vom Gebäude selbst herrühren, nach aussen weggeschleudert werden.

Nach der Erfindung besteht die Ausbildung eines Gebäudes für die Herstellung, Verarbeitung und/oder Lagerung von explosiven Materialien darin, dass die Wände des Gebäudes von einem inneren und einem äusseren Hohlzylinder, die auf einer kreisförmigen Grundoder Bodenplatte konzentrisch angeordnet und befestigt sind, gebildet werden und der Zwischenraum zwischen der äusseren Wandung des inneren Hohlzylinders und der inneren Wandung des äusseren Hohlzylinders mit Sand ausgefüllt ist. Den oberaiAbschluss für die nach oben offenen Hohlzylinder bildet eine Dachkonstruktion, die im wesentlichen besteht aus einer am inneren Hohlzylinder verankerten Tragkonstruktion und aus einer auf der Oberseite der Tragkonstruktion angeordneten Abdecklage, die vorzugsweise leicht lösbar oder in Stücke zerteilbar ist, auf dieser Abdecklage ist eine Sandschicht vorgesehen, die schliesslich von einer Dachverkleidung abgedeckt wird.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung weist das Gebäude einen Rahmen oder Kern aus Stahl auf und enthält zwei

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konzentrisch angeordnete Hohlzylinder, die auf einer kreisförmigen Bodenplatte, die ebenso wie die Hohlzylinder aus Stahl hergestellt ist, festgeschweisst sind. Im Abstand vom oberen Ende des inneren Hohlzylinders sind am inneren Hohlzylinder Verankerungsmittel zur Aufnahme der Tragkonstruktion für das Dach vorgesehen.

Nahh einer vorteilhaften Ausbildung weist der innere Hohlzylinder eine wesentlich grössere Wandstärke auf als der äussere Hohlzylinder. Auch ist es zweckmässig, dass der innere Hohlzylinder aus zwei oder mehreren einzelnen, konzentrisch angeordneten hohlzylindrischen Blechkonstruktionen aufgebaut ist.

Die Gebäudekonstruktion nach der Erfindung stellt sich als besonders wirtschaftlich interessant dar für Explosionsstärken, die kleiner sind als 6 kg TNT pro nr unter der Tragkonstruktion vorgesehenen Gebäudeinnenraumes. Auf dieser Grundlage sollte die Stahlkonstruktion berechnet werden, so dass sie nicht über die dynamische Zug- oder Bruchfestigkeit hinaus belastet wird. Auch ist die Stahlqualität so auszuwählen, dass sie für die gewählte Konstruktion, Temperatur und Geschwindigkeit der Explosion genügend Widerstand gegen Erschütterungen und Scherfestigkeit bietet.

Bei einer Explosion, die sich beispielsweise in einem Apparat oder in einer Maschine, die im Innern des Gebäudes aufgestellt sind, ereignet, werden Metallstücke der dem Sprengstoff benach— barten Einrichtungen nach aussen gegen die Wandung geschleudert, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die einige hundert Meter pro Sekunde übersteigt. Die Bruchstücke werden zu einem grossen Masse den inneren Hohlzylinder durchschlagen, werden dann aber in der Sandfüllung zwischen den leiden Hohlzylindern wirksam abgebremst und vollständig zum Stehen gebracht, ehe sie den äusseren Hohlzylinder erreichen.

Bei der Dachkonstruktion werden nach einem bekannten Prinzip Träger von hoher Festigkeit eingesetzt. Diese Träger sind durch Verschweissen befestigt und weisen ein grosses Verhältnis von Höhe zu Breite auf, so dass sie dem Explosionsdruck eine kleine Angriffsfläche bieten, und dadurch normalerweise bei Explosionen

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intakt bleiben, da auch die Explosionsgase zwischen den Trägern hindurchtreten und die Abdecklage und die darauf angeordnete Sandschicht wegblasen bzw. wegtragen können.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Oberseite der Sandschicht über der Tragkonstruktion mit dem oberen Ende der Hohlzylinder bündig abschliesst, und weiter auch darin, dass die Sandschicht über der Tragkonstruktion in etwa dieselbe oder eine etwas geringere Stärke aufweist als die Sandfüllung im Zwischenraum zwischen den Hohlzylindern. Als zweckmässig ist weiter anzusehen, dass die Sandschicht und die Sandfüllung mit ihren Oberseiten im wesentlichen bündig aneinander anschliessen und in etwa eine konische Gestalt aufweisen, so dass sie im Querschnitt gesehen die Gestalt eines Satteldachs darstellen, und dass über der Oberseite der Sandlagen eine Dachverkleidung vorgesehen ist, die aus einer unmittelbar auf der Sandlage aufliegenden Isolierschicht und einer darüber angeordneten ausseren Verkleidung, beispielsweise einer verstärkten Kunststoffverkleidung odgl., besteht, wobei es eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung darstellt, dass sich die äussere Dachverkleidung mit dem Rand über den äusseren Hohlzylinder erstreckt und am äusseren Hohlzylinder befestigt ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass zwischen dem äusseren Hohlzylinder und der angrenzenden Sandfüllung eine Isolierschicht, beispielsweise aus gescbäimtem Kunststoff, min?-eralischer Volle odgl., vorgesehen ist.Auch ist es sehr zweckmässig, wenn auf der Oberseite der über der Tragkonstruktion vorgesehenen Abdecklage eine gegen Diffusion dichte Lage, beispielsweise eine Kunststoff-Folie, vorgesehen ist, die sich an der Innenwandung des inneren Hohlzylinders anliegend nach oben erstreckt und über das obere Ende des Hohlzylinders reicht, so dass diese Lage in Form einer Wanne zur Aufnahme der Sandschicht ausgebildet ist.

In. einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung ist die Tragkonstruktion der Dachkonstruktion aus Elementen aufgebaut, die nach Art von in Bezug auf die Mittelachse des inneren Hohlzylinders verschobene Speichen angeordnet sind und die in einem Winkel zur Innenwandung dee inneren Hohlzylinders und unter-

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einander festgeschweisst sind, so dass Verformungen des Hohlzylinders in radialer Richtung nicht verhindert werden, vielmehr dass sich eine nach aussen gerichtete Verformung des inneren Hohlzylinders im wesentlichen in einem Verbiegen und Verdrehen der Tragkonstruktion auswirken wird.

Die Dachkonstruktion ist sonach so ausgebildet, dass.Bruchstücke, die vom Explosionskern gegen das Dach geschleudert werden, aufgrund der sehr hohen Anfangsgeschwindigkeit in die einzelnen Lagen und Schichten der Dachkonstruktion eindringen, bevor sie das Gebäude verlassen können. Auf diese Weise werden die Bruchstücke abgebremst werden und dabei durch die Sandmengen mehr oder weniger in eine Richtung senkrecht nach oben gelenkt werden. Das Gebäude nach der Erfindung gestattet es, dass im Falle einer Explosion im Gebäudeinneren keine Bruchstücke, die vom Gebäude selbst stammen, nach aussen weggeschleudert werden. Bruchstücke der im Gebäude vorhandenen Einrichtungen odgl. treffen im Falle einer Explosion auf die Wände auf und werden von diesen aufgefangen. Bruchstücke, die gegen die Dachkonstruktion gerichtet weggeschleudert werden, werden in dieser Dachkonstruktion aufgenommen und zusammen mit der Sandlage, welche einen wesentlichen Teil des wegblasbaren bzw. abtragbaren Teils der Dachkonstruktion darstellt, vertikal nach oben geführt und ggf. weggetragen.

Anhand der beigefügten Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel des Gebäudes nach der Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Gebäude nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch das Gebäude nach der Erfindung, und zwar teils längs der Linie X-X und teils nach der Linie Y-Y.

Fig. 3 zeigt ähnlich wie Fig. 2 einen Querschnitt durch das Gebäude nach der Erfindung, jedoch mit einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Tragkonstruktion der Dachkonstruktion.

Auf einer Bodenplatte 1 sind zwei konzentrisch angeordnete Hohl- " zylinder 2 und 3 angeordnet. Eine sogenannte Gitterkonstruktion oder Tragkonstruktion 4 mit einer Anzahl von Stahlträgern, die

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vorzugsweise durch Verschweissen mit dem inneren Hohlzylinder 2 verankert ist, ist etwas unterhalb des oberen Endes des Hohl— Zylinders 2 im Innern des Hohlzylinders 2 angeordnet. Die Rippen oder Träger der Tragkonstruktion weisen im Vergleich zu ihrer Breite eine grosse Höhe auf. Aufgrund dieser geringen Angriffsfläche wird angenommen, dass die Träger im Falle einer Explosion in ihrer Position an einer oder beiden Wänden verbleiben. Ueber der Tragkonstruktion ist eine Abdecklage 5 vorgesehen, die aus einem leicht lösbaren und leicht zerkleinerbaren Material, wie beispielsweise Balsaholz odgl., besteht. Als Grenzschicht für die Feuchtigkeit und ebenso als Unterlage für die Sandschicht 7 ist eine Kunststofflage 6 auf der Abdecklage 5 vorgesehen. Der Zwischenraum zwischen den Hohlzylindern 2 und 3 ist mit einer Sandfüllung ausgestattet. Las Gebäude wird vorzugsweise auf einem Sandbett mit einer Deckschicht, beispielsweise aus Asphalt, errichtet. In kalten Klimazonen, in welchen mit Frost gerechnet werden muss, können an der Innenseite des äusseren Hohlzylinders 3, an der Oberseite der Sandschicht 7 und an der Aussenseite des Sandbetts Lagen aus Isoliermaterial 9, 1o und 11 vorgesehen werden. Als Verkleidung des Daches wird zweckmässigerweise eine verstärkte Kunststoffverkleidung oder ein Kunststoff-Film 12 eingesetzt, der mit Befestigungsmitteln 13 am Rand des äusseren Hohlzylinders 3 befestigt ist. Die Sandschicht 7 der Dachkon— struktion ist so ausgebildet, dass die Oberseite mit den oberen Enden der Hohlzylinder 2, 3 bündig abschliesst und dass ausserdem die Dachverkleidung 12 eine gleichförmige Neigung zum äusseren Hohlzylinder 3 hin aufweist. An der Spitze des Daches ist in der Mitte ein Luftabzug 14- angeordnet.

Die Wandkonstruktion ist mit einer Türöffnung, die die Form eines röhrenförmigen Tunnels aufweist, der vorzugsweise mit dem inneren und äusseren Hohlzylinder verschwdsst ist und auch mit der Bodenplatte 1 durch Verschweissen verbunden ist, versehen, Damit eine Türschwelle 19 ausgebildet wird, ist am unteren Ende des inneren Hohlzylinders 2 ein Teil vor der Türöffnung nicht entfernt worden. Das Tor 15 selbst weist eine Krümmung entsprechend der Krümmung des inneren Hohlzylinders auf und ist vorzugsweise schwenkbar angeordnet, so dass in geschlossenem Zustand das Tor die Türöffnung im inneren Hohlzylinder überdeckt.

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Bei Versuchsexplosionen in einem Gebäude der zuvor beschriebenen Art hat es sich gezeigt, dass wesentliche Kosteneinsparungen erzielt werden können, wenn der äussere Hohlzylinder 3 eine Blechwandung aufweist, die etwa ein Drittel der Stärke besitzt, die für die Dicke der Wandung des inneren Hohlzylinders erfor— derlich ist. Bei der Verwendung von hohen Blechstärken beim inneren Hohlzylinder 2 wächst die Gefahr, dass Brüche aufgrund von Schubbeanspruchungen auftreten. Diese Gefahr kann verringert werden, indem man für den inneren Hohlzylinder 2 statt eines Bleches von hoher Wandstärke zwei oder mehr Hohlzylinder mit geringerer Wandstärke verwendet. Bei Hohlzylindern mit geringerer Wandstärke ist es möglich, dass diese viel leichter verformt werden, ohne zu brechen; auch weisen sie eine bessere Eignung auf, Belastungsspitzen, die von Druckspitzen der Explosionswelle herrühren, zu verteilen. Bei den ausgewählten Stahlqualitäten ist zu beachten, dass bei gewissen Stahlqualitäten bei niederen Temperaturen die Sprödigkeit zunimmt. Dieser Gefahr des Auf— tretens von Brüchen aufgrund einer Versprödung des Materials in kalter klimatischer Umgebung kann entgegengetreten werden^, durch die Isolierschichten 9 und 1o, welche die innere Hohlzylinderkonstrufcktion gegen die niederen Temperaturen isolieren und schützen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Tragkonstruktion der Dach— konstruktion ist in Fig. 3 dargestellt. Bei dieser Tragkonstruktion sind die einzelnen Träger bzw. Rippen 4 als Stahlprofilträger in einer Weise angeordnet, welche vergleichbar ist mit der Anordnung von in Bezug auf die Mittelachse des Hohlzylinders verschobenen Speichen . Diese Speichen sind an der Innenseite des inneren Hohlzylinders 2 verschweisst und in einem Winkel mit den Benachbarten Speichen verbunden(vgl. Figur 3)· Im Falle einer nach aussen gerichteten Verformung des inneren Hohlzylinders werden die Träger teilweise gebogen, teilweise verdreht, ohne dass ein vergleichsweise grosses Risiko besteht, dass die Trag— konstruktion von der inneren Hohlzylinderkonstruktion losge— rissen oder aufgrund einer Explosion in Gebäudeinnern in Bruchstücke zerkleinert werden wird.

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Claims

Patentansprüche *- ο O / b 6 5

1V Gebäude für die Herstellung, Verarbeitung und/oder Lagerung von explosiven Materialien gekennzeichnet durch eine Bodenplatte (1), einen inneren und einen äusseren Hohlzylinder (2, 3), die konzentrisch und unter Belassung eines Zwischenraumes zwischen der äusseren Wandung des inneren und der inneren Wandung des äusseren Hohlzylinders (2, 3) auf der Bodenplatte (1) angeordnet sind, eine Sandfüllung . (8) im Zwischenraum zwischen den Hohlzylindern (2, 3) und durch eine Dachkonstruktion bestehend aus einer am inneren Hohlzylinder (2) angeordneten Tragkonstruktion (4), aus einer auf der Tragkonstruktion (4) vorgesehenen Abdecklage (5)» aus einer von der Abdecklage (5) aufgenommenen Sandschicht (7) und aus einer auf der Oberseite der Sandschicht (7) angeordneten äusseren Dachverkleidung (12).
2) Gebäude nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlzylinder (2, 3) mit der Bodenplatte (1), die kreisförmig ausgebildet ist, durch Verschweissen verbunden ist.
3) Gebäude nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite der Sandschicht (7) über der Tragkonstruktion (4) mit dem oberen Ende der Hohlzylinder (2, 3) bündig abschliesst.
4) Gebäude nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Hohlzylinder (2) eine wesentlich grössere Wandstärke aufweist als der äussere Hohlzylinder (3).
5) Gebäude nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Hohlzylinder (2) aufgebaut ist aus zwei oder mehreren benachbarten, konzertrisch angeordneten, einzelnen, hülsenförmigen Blechkonstruktionen.
6) Gebäude nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sandschicht (7) über der Tragkonstruktion (4) in etwa dieselbe oder eine etwas geringere Stärke aufweist als die Sandfüllung (8) im Zwischenraum zwischen den Hohlzylindern (2, 3).
7) Gebäude nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem äusseren Hohlzylinder (3) und der angrenzenden Sandfüllung (8) eine Isolierschicht (9)» bei-

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spielsweise aus geschäumten Kunststoff, mineralischer Wolle odgl. vorgesehen ist.
8) Gebäude nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sandschicht (7) und die Sandfüllung (8) mit ihren Oberseiten im wesentlichen bündig aneinander anschliessen und in etwa eine konische Gestalt aufweisen und dass über der Oberseite der Sandlagen eine Dachverkleidung vorgesehen ist, die besteht aus einer unmittelbar auf der Sandlage aufliegenden Isolierschicht (10) und einer darüber angeordneten äusseren Verkleidung (12), beispielsweise eine verstärkte Kunststoffverkleidung odgl.
9) Gebäude nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die äussere Dachverkleidung (12) mit dem Rand über den äusseren Hohlzylinder O) erstreckt und am äusseren Hohlzylinder (3) befestigt ist.
10) Gebäude nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberseite der Abdecklage (5) über der Tragkonstruktion (4) eine diffusionsdichte Lage, beispielsweise eine Kunststoffolie vorgesehen ist, die sich an der Innenwandung des inneren Hohlzylinders (2) anliegend nach oben erstreckt und über das obere Ende des Hohlzylinders (2) reicht.
11) Gebäude nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragkonstruktion (4) der Dachkonstruktion Elemente aufweist, die nach Art von in Bezug auf die Mittelachse des HohlZylinders (2) verschobene Speichen angeordnet sind und die in einem Winkel zur Innenwandung des Hohlzylinders (2) und zu benachbarten Elementen mit diesen durch Verschweissen verbunden sind.

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L e e r s e ί t e