DE2634736A1

DE2634736A1 - Verfahren und anordnung zum ausfuellen von hohlraeumen in einer auf dem meeresgrund errichteten konstruktion

Info

Publication number: DE2634736A1
Application number: DE19762634736
Authority: DE
Inventors: Malcolm G Coone; Erwin Elmer Hoffman
Original assignee: Lynes Inc
Current assignee: Lynes Inc
Priority date: 1975-08-04
Filing date: 1976-08-02
Publication date: 1977-02-10
Also published as: CA1031582A; NO754333L; US4063421A; GB1497470A; FR2320392A1

Description

PATENTANWÄLTE

A. GRUNECKER

Dirt. ING.

H. KlNKELDEY

DA.ING.

W. STOCKMAIR

DR-INQ - /USlCALTSCH

K. SCHUMANN

OR Β6Λ MAT ■ DW--PHYS

P. H. JAKOB

G. BEZOLD

DR RER MAT- DD¹L-CHEM.

BiEER OIL OXDOLS, INC.

Navigation Boulevard,

P.O.BOX 3048, Houston, Texas 77001, U.S.A.

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIAN3TRASSS 43

2. August 1976 P 10 712-50/ku

Verfahren und Anordnung zum Ausfüllen
von Hohlräumen in einer auf dem Meeresgrund errichteten Konstruktion

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ausfüllen von Hohlräumen in einer auf dem Meeresgrund errichteten Konstruktion, sowie auf eine Anordnung zum Durchführen
des Verfahrens.

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TELEFON (OBB) 33 98 63

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TELEX O5-2S3BO

monapat

telekopierer

ORIQ/NAL INSPECTSD

Die DT-Patentanmeldung P (Anwaltsakte P 10 713)

der Anmelderin beschreibt eine "Dichtungsanordnung und Strömungssteuerung dafür". Die vorliegende Erfindung nimmt bezug auf diese DT-Patentanmeldung soivie auf die US-Patentanmeldung Nr. 465 851/74- der Anmelderin mit dem Titel "Structure and Method of Positioning for Use in Water Covered Areas".

Es gibt verschiedene bekannte Verfahren zum Ausfüllen des ringförmigen Hohlraums zwischen einem Stützbein und einem darin angeordneten Pfahl einer auf dem Meeresboden errichteten Konstruktion. In einem solchen Verfahren wird ein Strömungsmittel unter Druck in das obere Ende des Hohlraums eingeführt, um das Wasser daraus zu verdrängen, worauf dann eine Füllmasse in den Hohlraum eingebracht und der Druck dabei stetig vermindert wird, während sich der Hohlraum mit der Masse füllt. Dabei ist es ziemlich schwierig, den Druck so zu steuern, daß das verdrängte Wasser nicht wieder in den Hohlraum eindringt. Darüber hinaus kann das Verfahren noch weitere Schwierigkeiten bieten.

Weitere bekannte Verfahren dieser Art sind in den US-Patentschriften 3 601 999, 3 811 289, 3 468 132, 3 570 259, 3 213 329 und 3 832 857 beschrieben.

Die Erfindung schafft ein Verfahren und eine Anordnung zum Herstellen einer sicher schließenden Abdichtung zwischen dem Stützbein und dem Pfahl zum Abdichten des' dazwischen vorhandenen Hohlraums nahe dem unteren Ende desselben, worauf dann eine Füllmasse in den Hohlraum eingespritzt werden kann, so daß das Wasser daraus verdrängt wird, während sich der Hohlraum mit der Masse füllt.

Die Erfindung- schafft ferner ein Verfahren zum Ausfüllen

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des ringförmigen Hohlraums zwischen einem Stützbein und einem Pfahl einer auf dem Meeresboden errichteten Konstruktion, bei welchem der Hohlraum zunächst nahe seinem unteren Ende mittels einer ausdehnbaren Dichtungsanordnung verschlossen wird, worauf der ringförmige Hohlraum zum Einbringen einer !Füllmasse geöffnet und dabei ein zum Ausdehnen der Dichtungsanordnung dieser zugeführtes Strömungsmittel darin eingeschlossen gehalten wird.

Ferner schafft die Erfindung eine Anordnung zum Ausfüllen eines Hohlraums zwischen einem Stützbein und einem Pfahl einer auf dem Meeresboden errichteten Konstruktion, mit einer nahe dem unteren Ende des Stützbeins angeordneten, ausdehnbaren Dichtungsanordnung aus einem verstärkten Material, einer Leitungsanordnung zum Zuführen eines Strömungsmittels zum Ausdehnen der Dichtungsanordnung und einer Füllmasse zum Füllen des Hohlraums, sowie mit einer Einrichtung zum Zurückhalten des zum Ausdehnen der Dichtungsanordnung dieser zugeführten Strömungsmittels in derselben.

Die Erfindung bezweckt u.A. die Schaffung einer Anordnung zum Ausfüllen des Hohlraums zwischen einem Pfahl und einem Stützbein einer auf dem Meeresboden errichteten Konstruktion, mit einer nahe dem unteren Ende des Stützbeins angeordneten, in abdichtende Anlage an dem Pfahl ausdehnbaren Dichtungseinrichtung, einer Einrichtung zum Einführen eines das Ausdehnen bewirkenden Strömungsmittels in die Dichtungseinrichtung und Zurückhalten des Strömungsmittels darin, und mit einer Leitungsanordnung zum Einführen einer plastischen Füllmasse in den Hohlraum.

Ferner bezweckt die Erfindung die Schaffung einer Anordnung zum Ausfüllen des Hohlraums zwischen einem Pfahl und einem Stützbein einer auf dem Meeresboden errichteten Konstruktion, mit einer nahe dem unteren Ende

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des Stützbeins·angeordneten, in abdichtende Anlage an dem Pfahl ausdehnbaren Dichtungseinrichtung, einer Leitungsanordnung zum Zuführen eines das Ausdehnen bewirkenden Strömungsmittels zur Dichtungseinrichtung und einer Leitungsanordnung zum Einführen einer plastischen Füllmasse in den Hohlraum, wobei die Leitung für die Zufuhr des das Ausdehnen der Dichtungseinrichtung bewirkenden Strömungsmittels getrennt von der Leitung zum Einbringen der Füllmasse ausgebildet ist.

Weiterhin bezweckt die Erfindung ein Verfahren und eine Anordnung zum Ausfüllen des Hohlraums zwischen einem Pfahl und einem Stützbein einer auf dem Boden einer Wasserfläche errichteten. Konstruktion, mit einer nahe dem unteren Ende des Stüthbeins angeordneten, in abdichtende Anlage an dem Pfahl ausdehnbaren Dichtungseinrichtung und einer Leitungsanordnung, über welche eine plastische Füllmasse zunächst der Dichtungseinrichtung zugeführt wird, um diese auszudehnen, worauf die Dichtungseinrichtung dann im ausgedehnten Zustand gehalten und die Füllmasse über die gleiche Leitung dem Hohlraum zugeführt wird, um diesen damit auszufüllen.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisierte Schnittansicht eines Stützbeins mit einer ausdehnbaren Dichtungseinrichtung und einer damit verbundenen Leitungsanordnung, über welche zunächst die Dichtungseinrichtung ausgedehnt und anschließend eine Füllmasse in den Hohlraum zwischen dem Stützbein und einem darin angeordneten Pfahl eingebracht werden kann,

Fig, 2 eine Schnittansieht nach dem Ausdehnen der Dichtungseinrichtung und vor dem öffnen des Hohlraums zwischen dem Stützbein und dem Pfahl zum Ein-

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bringen der füllmasse,

Fig. 2A eine Teil-Schnittansicht einer Verschlußeinrichtung zwischen dem Hohlraum und der Leitungsanordnung in einer anderen Ausführungsform,

Fig. 3 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Anordnung mit der durch Zufuhr eines Strömungsmittels ausgedehnten Dichtungseinrichtung und einer den Hohlraum zwischen dem Stützbein und dem Pfahl ausfüllenden Füllmasse,

Fig. 4· eine schematisierte Schnittansicht einer Anordnung mit einer einzigen Leitung für die Zufuhr eines Strömungsmittels zum Ausdehnen der Dichtungseinrichtung und die anschließende Zufuhr der Füllmasse zu dem ringförmigen Hohlraum und

Fig. 5 eine schematisierte Schnittansicht einer Anordnung mit getrennten Leitungen für die Zufuhr des Strömungsmittels zum Ausdehnen der Dichtungseinrichtung und die Zufuhr der Füllmasse.

Gemäß der Erfindung wird zunächst nahe dem unteren Ende des ringförmigen Hohlraums zwischen einem Pfahl und einem Stützbein einer auf dem Boden einer Wasserfläche errichteten Konstruktion eine Abdichtung hergestellt, worauf eine Füllmasse in den Hohlraum eingebracht wird. Nach dem Herstellen der Abdichtung wird ein zum Ausdehnen einer dazu verwendeten Dichtungsanordnung zugeführtes Strömungsmittel in dieser zurückgehalten, während die Füllmasse in den Hohlraum eingebracht wird.

In Fig. 1 erkennt man ein rohrförmiges Teil J eines Stützbeins einer in bekannter Weise auf dem Boden einer Wasserfläche errichteten Konstruktion. Die Stützbeine einer solchen Konstruktion können mehrere solche rohr-

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föroiigen Teile aufweisen. Das rohrförmige Teil J ist zur Aufnahme eines einen kleineren Durchmesser aufweisenden Pfahls P eingerichtet, so daß dazwischen ein ringförmiger Hohlraum A vorhanden ist. Der Pfahl P wird gewöhnlich durch das rohrförmige Teil J hindurch in den Meeresboden getrieben, um die Stützbeine der zu errichtenden Konstruktion zu befestigen. Hach dem Ein treiben des Pfahls P wird der zwischen ihm und dem rohrförmigen Teil J vorhandene Hohlraum A vorzugsweise mit einer Füllmasse ausgefüllt.

Das rohrförmige Teil oder. Stützbein J enthält nahe seinem unteren Ende eine Dichtungsanordnung S, von welcher aus eine Leitungsanordnung C aufwärts bis über die Wasserfläche hinaus verläuft. Diese dient der Zufuhr eines Strömungsmittels F zum Ausdehnen der Dichtungsanordnung S, so daß diese den ringförmigen Hohlraum A zwischen dem Pfahl P und dem Stützbein J abdichtet (Fig. 2). Die Leitungsanordnung C enthält eine Absperreinrichtung V zum Absperren der Verbindung mit der Dichtungsanordnung S nach dem Füllen derselben mit dem Strömungsmittel F und zum öffnen der Verbindung zwischen der Leitung C und dem Hohlraum A zum Einbringen einer Füllmasse G in den Hohlraum A (Fig. 3).

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Dichtungsanordnung S nahe dem unteren Ende 14- des Stützbeins J angebracht, durch welches hindurch der Pfahl P eingetrieben wird (Fig. 4-). Das untere Ende des Stützbeins J ruht auf dem Meeresboden 10 oder kann um ein Stück in diesem versenkt sein. Eine spezielle Form der Dichtungsanordnung S sowie der Absperreinrichtung V zum Sperren der Verbindung zwischen der Leitung und der Dichtungsanordnung nach Betätigung derselben und zum Herstellen der Verbindung zwisehen der Leitung und dem Hohlraum A zwischen dem Stützbein J und dem Pfahl P

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ist in der eingangs genannten DT-Patentanmeldung der Anmelderin beschrieben.

Vor dem Aufsetzen des Stützbeins J auf den Meeresboden wird die Dichtungsanordnung in der dargestellten Weise nahe dem unteren Ende im Stützbein angebracht. Die Dichtungsanordnung S wird an beiden Enden 15» 16 an. der Innenseite der Stützbeins J befestigt und hat einen Körper 18 aus einem elastomeren Werkstoff mit einer darin angeordneten Verstärkung 19.

Die Absperreinrichtung V steuert die Strömungsverbindung zwischen der Leitung C und der Dichtungsanordnung S. In der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform enthält die Absperreinrichtung V ein zwischen der Leitung und der Dichtungsanordnung S sitzendes Rückschlagventil 22 und einen Stopfen 23» welcher einen zum Hohlraum A führenden Durchlaß 25 solange geschlossen hält, bis der Druck in der Leitung C einen vorbestimmten Wert erreicht.

In der Ausführung nach Fig. 2A enthält die Absperreinrichtung das Rückschlagventil 22 und anstelle des Stopfens 23 ein weiteres Rückschlagventil 22a. Die beiden Rückschlagvenilt 22, 22a sperren die Verbindung zwischen der Leitung C und der Dichtungsanordnung S sowie dem Hohlraum A, bis der Leitungsdruck einen vorbestimmten Wert erreicht. Das erste Rückschlagventil öffnet bei einem niedrigeren Druck als das zweite Ventil 22a. Nach dem Ausdehnen der Dichtungsanordnung S mittels eines ihr zugeführten Strömungsmittels bewirkt ein Druckanstieg in der Leitung die Betätigung des Rückschlagventils 22a bzw. des Stopfens 23» um die Verbindung zwischen der Leitung und dem Hohlraum A herzustellen. Aufgrund des dabei eintretenden Druckabfalls schließt das erste Rückschlagventil 22 wieder, worauf dann das Wasser durch die Füllmasse oder ein anderes Strömungsmittel aus dem Hohlraum A verdrängt wird. Nach dem

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Füllen des Hohlraums A schließt dann auch das zweite Rückschlagventil 22a wieder, um die Füllmasse im Hohlraum zurückzuhalten.

Nach dem Eintreiben des Pfahls P durch das Stützbein J und die Dichtungsanordnung S hindurch wird von Oberhalb des Wasserspiegels aus ein Strömungsmittel zugeführt, um die Dichtungsanordnung S auszudehnen, so daß sie in Anlage an dem Pfahl kommt und den ringförmigen Hohlraum Δ an seinem unteren Ende verschließt (Fig. 2). Erreicht der Druck in der Dichtungsanordnung S einen vorbestimm-

ten Vert von beispielsweise 21 bis ca. 35 kp/cm , so wird ein den Stopfen 23 haltender Scherstift 24 abgeschert und der Stopfen 23 wird aus dem Durchlaß 25 heraus in den Hohlraum A gepreßt, so daß die Leitung C nun zum Einbringen der Füllmasse über den Durchlaß 25 mit dem Hohlraum A in Verbindung steht (Fig. 3-)· Während der vorstehend beschriebenen Vorgänge ist der ringförmige Hohlraum A zwischen dem Pfahl P und dem Stützbein J zunächst mit Wasser gefüllt und am oberen Ende 26 des Stützbeins J offen. Die über den Durchlaß 25 eingebrachte Füllmasse beginnt den Hohlraum A von der Dichtungsanordnung S am unteren Ende desselben aus zu füllen, wobei das Wasser durch das offene obere Ende 26 hindurch verdrängt wird, bis der Hohlraum A vollständig gefüllt ist.

Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnung wird vorzugsweise zunächst ein Druckmittel zugeführt, um die Dichtungsanordnung S in der vorstehend beschriebenen Weise zu betätigen und damit den Hohlraum zwischen dem Pfahl P und dem Stützbein J abzudichten (Fig. 2). Tritt nach dem Ausdehnen der Dichtungsanordnung dann eine Druckentlastung ein, so setzt sich das Rückschlagventil 22 auf seinen Sitz 30, um das zugeführte Druckmittel in der-Dichtungsanordnung S zurückzuhalten (Fig.3).

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Anschließend kann die Füllmasse über die Leitung C zugeführt werden, um damit den Hohlraum A auszufüllen. Wird in der in Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführung die Füllmasse selbst zum Ausdehnen der Dichtungsanordnung S verwendet, so schließt sich das Rückschlagventil 22, nachdem der Pfropfen 23 den Durchlaß 25 zwischen der Leitung G und dem Hohlraum A freigegeben hat.

Es kann vorteilhaft sein, das Wasser aus dem Hohlraum vor dem Einbringen der Füllmasse mit einem neutralen Strömungsmittel zu verdrängen. Andernfalls kann das Wasser auch mittels der Füllmasse selbst verdrängt werden. Nach dem Füllen des Hohlraums schließen sich in der Ausführung nach Fig. 2A die beiden Rückschlagventile 22, 22a, so daß der Inhalt des Hohlraums A und der Dichtungsanordnung S nicht in die Leitung C zurückströmen kann.

Fig. 5 zeigt eine Anordnung mit einem auf dem Seeboden aufsitzenden, nahe dem unteren Ende eine Dichtungsanordnung S enthaltenden Stützbein J, einem im Stützbein angeordneten Pfahl P und zwei Leitungen 32, 33- Die Leitung 32 dient der Zufuhr eines Strömungsmittels zur Dichtungsanordnung S, um diese auszudehnen. Danach wird über die andere Leitung 33 eine Füllmasse zugeführt, um damit den ringförmigen Hohlraum in vorstehend beschriebener Weise auszufüllen. Dabei verdrängt wiederum die dem Zwischenraum zwischen dem Pfahl P und dem Stützbein J zugeführte Füllmasse das Wasser aus dem oberen Ende des Stützbeins J.

Je nach dem angestrebten Ergebnis kann die Füllmasse von verschiedener Art sein, beispielsweise ein Kunststoff, ein Zementmörtel oder irgend eine andere Kombination von Stoffen, welche zu einer festen Masse aushärtet und unter den beschriebenen Bedingungen den gewünschten Zweck erfüllt.

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- AO -

Sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung hervorgehenden Vorteile und Merkmale der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

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Claims

Patentansprüche:

1.) Verfahren zum Ausfüllen von Hohlräumen in einer auf dem Boden einer Wasserfläche errichteten Konstruktion, welche wenigstens ein unter Wasser angeordnetes rohrfÖrmiges Teil aufweist, sowie einen in dem rohrförmigen Teil angeordneten Pfahl,dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des rohrförmigen Teils, so daß dazwischen ein Hohlraum gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß nahe dem unteren Ende des rohrförmigen Teils eine Dichtungsanordnung angebracht wird, daß eine wahlweise mit der Dichtungsanordnung und dem Hohlraum verbindbare Leitung angeschlossen wird, daß über die Leitung ein Strömungsmittel zugeführt wird, um die Dichtungsanordnung einwärts auszudehnen, so daß sie in abdichtende Anlage an dem Pfahl kommt, und daß eine Füllmasse über die gleiche Leitung in den Hohlraum eingebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllmasse zunächst der Dich- tungsanordnung zugeführt wird, um diese in Anlage an dem Pfahl einwärts auszudehnen, und daß die Füllmasse anschließend in den Hohlraum eingebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsanordnung zunächst ein unter Druck' stehendes Strömungsmittel zugeführt wird, um sie in abdichtende Anlage an dem Pfahl einwärts auszudehnen, und daß anschließend die Füllmasse in den Hohlraum eingebracht wird.

4-, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein unter Druck stehendes Strömungsmittel zunächst dec Dichtungsanordnung zugeführt wird, um diese in abdichtende Anlage an dem Pfahl auszudehnen, und daß das Strömungsmittel anschließend dem Hohlraum

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zugeführt wird, um darin enthaltenes Wasser vor dem Einbringen der Füllmasse daraus zu verdrängen.

5- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Füllmasse gefüllte Dichtungsanordnung zunächst verschlossen wird, bevor die Füllmasse in den Hohlraum eingebracht wird.

6, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem unter Druck stehenden Strömungsmittel gefüllte Dichtungsanordnung zunächst verschlossen wird, bevor das Strömungsmittel dem Hohlraum zugeführt wird.

7· Verfahren nachAnspruch Λ, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser während des Einbringens der Füllmasse in den Hohlraum aus diesem verdrängt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsanordnung und der Hohlraum verschlossen werden, um eine Rückströmung von der Dichtungsanordnung und dem Hohlraum durch die Leitung zu verhindern.

9. Anordnung zum Ausfüllen von Hohlräumen in einer auf dem Boden einer Wasserfläche errichteten Konstruktion, welche wenigstens ein unter Wasser angeordnetes rohrförmiges Teil aufweist, sowie einen in dem rohrförmigen Teil angeordneten Pfahl, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des rohrförmigen Teils, so daß dazwischen ein Hohlraum gebildet ist, gekennzeichnet durch eine am unteren Ende des rohrförmigen Teils (J) angebrachte, in abdichtende Anlage an dem Pfahl (P) ausdehnbare Dichtungsanordnung (S), durch eine Leitungsanordnung (C) für die Zufuhr eines das Ausdehnen bewirkenden Strömungsmittels zur Dichtungsanordnung und durch eine Leitungsanordnung

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zum Einbringen einer Füllmasse in den Hohlraum (A).

10. Anordnung nach Anspruch 9j dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsanordnung (S) wenigstens teilweise aus einem verstärkten Elastomer ist.

11. Anordnung nach Anspruch 9i gekennzeichnet durch Einrichtungen (23» 22a) zum Herstellen einer Strömungsverbindung zwischen der Leitungsanordnung (C) und dem Hohlraum (A), wenn der Druck in der Leitungsanordnung einen vorbestimmten Wert erreicht.

12. Anordnung nach Anspruch 9» gekennzeichnet durch eine Einrichtung (22) zum Absperren der Dichtungsanordnung (S) mit dem darin enthaltenen Strömungsmittel.

13- Anordnung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (22a) zum absperren des Hohlraums (A) mit der darin enthaltenen Füllmasse zum Verhindern eines Rückstroms derselben durch die Leitungsanordnung (C).

14. Anordnung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (32) für die Zufuhr des Strömungsmittels zur Dichtungsanordnung (S) von der Leitung (33) für die Zufuhr der Füllmasse zum Hohlraum (A) getrennt ausgebildet ist.

15. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsanordnung (S) an der Innenseite des rohrförmigen Teils (J) angebracht ist,

16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ■ zeichne-t, daß die Dichtungsanordnung wenigstens während des Einbringens der Füllmasse in den Hohlraum

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im ausgedehnten Zustand gehalten wird.

17· Anordnung nach Anspruch 9» gekennzeichnet durch die Leitungsanordnung (C) mit der Dichtungsanordnung (S) verbindende Einrichtungen (V) welche geschlossen bleiben, bis der Druck in der Leitungsanordnung eine vorbestimmte Größe erreicht.

18. Anordnung nach Anspruch 13» dadurch gekenn zeichnet, daß die den Hohlraum (A) absperrende Einrichtung ein Eückschlagventil (22a) aufweist, welches geschlossen bleibt, bis der Druck in der Leitungsanordnung eine vorbestimmte Größe erreicht.

19. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekenn zeichnet, daß die Absperreinrichtung (V) ein Rückschlagventil (22) aufweist, welches geschlossen bleibt, bis der Druck in der Leitungsanordnung eine vorbestimmte Größe erreicht, und sich schließt, wenn der Druck in der Leitungsanordnung unter den vorbestimmten Vert absinkt.

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