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Schwimmfähige Schlauchleitung
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Die Erfindung betrifft eine schwimmfihige, zweiwandige, flexible Schlauchleitun
mit einem auftrieberzeugenden Zwischenraum zwischen den beiden Schlauchlagen.
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Derartige schwimmfähige Schlauchleitungen sind beispielsweise durch
die DT-PS Nr.1 220 686 bekannt. Sie
bestehen aus zwei Gummi- oder
Kunststoffschläuchen, die zur Erzielung ausreichender Festigkeit mit Einlagen aus
Stahldraht oder Textilfasern verstärkt sind.
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Da solche Schlauchleitungen beim Betrieb sehr hohen neanspruchuIigen
ausgesetzt sind, beispielsweise durch stürmische See und hohen Wellengang, durch
Scheuern an der Schiffswand oder durch Einklemmen zwischen Schiff und halteboje,
ist es außerdem bekannt, sie mit schraubengangförniig gewickelten Stahldrähten zu
armieren, vergl. beispielsweise DT-OS Nr.2 130 418.
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Diese Verstärkungseinlagen erhöhen allerdings beträchtlich die @erstellungskosten
solcher Schläuche, ohne ihre Oberfläche wirksam zu schützen, denn sie erhöhen praktisch
nur deren Zug- und Druckfestigkeit. Auch wird durch diese Linla,en die erwünschte
Flexibilität der Schläuche beeinträchtigt und ihr Gewicht erhöht, so daß es voluminöser
Auftriebskörper bedarf, um sie am Schwimmen zu halten.
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hiervon ausgehend, liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin,
einen schwimmfänigen Schlauch zu entwickeln, der konstruktiv einfacher aufgebaut
und daher billiger herstellbar ist und der sich außerdem bei guter 1?lexibilität
durch besonders hohe Verschleißfestigkeit auszeichnet.
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B'rfindungsßenäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß beide Schlauchlagen
jeweils aus metallischen Wickel-oder
Wellschläuchen bestehen, von
denen zumindest einer eine Axialkräfte aufnehmende Urnflechtung aufweist und zwischen
beiden Schlauchlagen ein oder mehrere radiale Abstandhalter angeordnet sind.
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Lurch die Abkehr von den bisher in der Meerestechnik üblichen Gummischläuchen
und die erfindungsgemäße Verwendung von flexiblen Metallschläuchen ergibt sich ein
besonders einfacher und damit kostengünstiger Aufbau und zugleich eine wesentlich
verbesserte Beständigkeit in mechanischer, thermischer und chemischer hinsicht.
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Die erfindungsgemäße Schlauchleitung kann daher auch zum Transport
von verflüssigten erdgas und anderen Plüssiggasen eingesetzt werden, ohne daß bei
den hierbei auftretenden tiefen Temperaturen bis ca. -200°C die bisher übliche Versprödung
des Gummiwerkstoffes zu befürchten wäre. Auch gegen Wasserverunreinigungen wie schwimmende
C'llachen u. dgl. sowie gegen UV-Strahlen und Ozonangriff-ist der erfindungsgemäße
Schlauch praktisch' resistent.
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Für die beiden Schlauchlagen sina verschiedene letallschlauchkonstruktionen
denkbar. A zweckmäßigsten ist der innere Metallschlauch als Ringwellschlauch ausgebildet
und weist die Umflechtung zur Aufnahme der Axialkräfte auf, während der äußere jetallschlauch
als Wickelschlauch ausgebildet ist. Je nach Art des Wickelschlauches kann dieser
noch von einem wasser@ichten Außenmantel umgeben sein, um das Eindringen von Seewasser
zu verhindern.
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Da die erfindungsgemäße Schlauchleitung besonders zum Transport von
Flüssiggasen bei tiefen Temperaturen geeignet ist, empfiehlt es sich zur Vermeidung
von Kalteverlusten des Fördermediums, daß zumindest einer der beiden Metallschläuche
eine thermische Isolationsschicht aufweist. Diese lsolationsschicht kann auch den
Zwischenraum zwischen beiden Schläuchen ausfüllen.
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Beim Betanken eines Gastankers verdampft ein Teil des Flüssiggases;
dieses muß zurückgeführt werden zur Verflüssigerstation. Statt einer separaten Rückführleitung
ist es zweckmäßig, in dem Ringraum zwischen den beiden j-etallschläuchen eine oder
mehrere Rückführleitungen vorzusehen, etwa in der Form, daß die Rückführleitungen
aus zahlreichen koaxial verlaufenden, über den Umfang verteilten Wellschläuchen
bestehen und die Abst,andhalter als von den Rückführleitungen durchquerte Lochscheiben
ausgebildet sind. Die Abstandhalter dienen dabei sowohl zur Führung des Innenschlauches
wie auch der Rückführleitungen. Selbstverständlich kann aber auch der ganze Ringquerschnitt
für die Gasrückführung genutzt werden.
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Damit die Abstandhalter keine thermische Brücke zwischen Innen- und
Außenrohr bilden, können sie entweder in Isoliermaterial eingekammert werden oder
man verwendet hierfür unmittelbar die isolationsschicht im Zwischenraum zwischen
den beiden ltietallschläuchen.
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Besonders zweckmäßig ist hierbei die Verwendung von kurzgehaltcnen
Formstücken aus Asoliermaterial, insbesondere von Schaumstoffbläcken, etwa aus Polyurethan-Schaum.
Die iunststoffblöcke können im einfachsten Fall würfelförmige Gestalt aufweisen;
günstiger ist es jedoch, ring- oder halbringförmige Formstücke zu verwenden, die
unmittelbar in den iwischenraum zwischen Innen- und Außenrohr hineinpassen und für
gleichbleibenden Abstand sorgen. Die Kunststoffblöcke halten den Schlauch flexibel,
auch wenn sie selbst nicht elastisch sind.
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Die isolationswirkung läßt sich weiter erhöhen, indem man die Thermokonvektionsströmungen
zwischen benachbarten Isolierkörpern erschwert. hierzu werden die unststoffblöcke
mäanderähnlich :iteinander verfugt.
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Auch Nut-Feder-Verbindungen oder ein gegenseitiges slintergreifen
ähnlich wie bei labyrinthdichtungen ist zweckmäßig. Zugleich stützen sich hierdurch
die Isolierkörper aneinander ab, so daß die aufgrund der hohen Temperaturunterschiede
stattfindenden Relativbewegungen zwischen lnnen- und Außenrohr nicht zu einem verkanten
und einer Beschädigung der isolierkörper führen können.
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Wird ein eil des Ringquerschnittes zwischen Innen-und Außenrohr für
die Gasrückführung benutzt, so läßt sich der verbleibende Zwischenraum durch zwei
schraubengangförmig gewickelte Bänder aus Isoliermaterial ausfüllen, die an ihren
einander zugewandten Seiten Aussparungen für die querverlaufenden Rückführleitungen
aufweisen.
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Außerdem ist es zweckmäßig, daß die Isolation hygroskopische Stoffe
enthält, um die Luftfeuchtigkeit zu binden, die anderenfalls bei starker Temperaturerniedrigung
in Form von Eis ausfällt, Kältebrücken bildet und die Isolation beeinträchtigt.
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Soweit der Zwischenraum zwischen Innen- und Außenrohr nicht zur Isolation
benötigt wird, kann er mit Wasser oder anderen Füilmedien geflutet werden, um den
Auftrieb gezielt zu beeinflussen. Dabei ist es besonders vorteilhaft, den zu flutenden
Raum axial in mehrere Schotten zu unterteilen, die getrennt geflutet werden können.
Dadurch werden lokal unterschiedlich große Auftriebskräfte erzeugt, beispielsweise
um die Anschlußflansche der Schläuche zum leichteren Auffinden und zur leichteren
Funktionskontrolle näher an der Wasseroberfläche zu halten als den Schlauch selbst.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele anhand von Zeichnungen;
dabei zeigt: Fig. 1 eine Schlauchleitung im Axialschnitt; Fig. 2 eine Schlauchleitung
mit Gasrückführung im Axialschnitt; rig. 3 einen Abstandhalter für die Schlauchleitung
gemäß Fig. 2;
Fig. 4 einen aus aufzuwickelnden Bändern bestehenden
Abstandhalter für die Schlauchleitung gemäß ig. 2; lig. 5 die Verkapselung der Flanschverbindung
bei einer Schlauchleitung gemaß den vorhergehenden Fig.; ig. 6 eine Schlauch-in-Schlauchkonstruktion;
£ig. 7 eine aus lWunststoffblöcken bestehende Isolation; Fig. 8 eine Isolation aus
in Axialrichtung zusammenverfügbaren Kunststoffblöcken; Fig. 9 eine Ausführungsvariante
zu Fig. 8 und Fig. 10 eine Isolation aus in Querrichtung ineinanderfügbaren Formkörpern.
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Die mediumführende Innenleitung ist als Ringwellschlauch 1 mit einer
Umflechtung 2 dargestellt. An ihren beiden Enden sind Ringwellschlauch und Umflechtung
mit einem Rohrstutzen 3 bzw. 4 verbunden, der an seinem Ende jeweils einen Anschlußflansch
5 bzw. 6 trägt. Dieser Anschlußflansch kann selbstverständlich auch durch einen
Gewindeanschluß ersetzt werden. Durch Anordnung eines Bundes 7 besteht die @öglichkeit,
den Flansch 6 als Losflansch anzuordnen. Zwischen die Anschlußflansche benachbarter
Schläuche wird jeweils ein nicht dargestellter Dichtring eingelegt.
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Die Rohrstutzen 3 und 4 tragen jeweils zwischen-den Anschlußflanschen
5 bzw. 6 einerseits und den Enden des Wellschlauches 1 und der Umflechtung 2 andererseits
eine Ringscheibe 8 bzw. 9. An deren äußerem Umfang ist
jeweils
ein Ring 10 bzw. 11 befestigt, an dem der äußere Wickelschlauch 12 festgelegt ist.
Die Verbindung des Wickelschlauches 12 mit den beiden Ringen 10 und 11 kann durch
an sich bekannte 1maßnahmen erfolgen, beispielsweise durch Verschweißen, Verlöten,
Verschrauben od. dgl.
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In dem zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel ist der wickelsehlauch
12 noch von einer Kunststoffummantelung 13 umgeben, um eine einwandfreie Abdichtung
gegen den Angriff for Seewasser sicherzustellen.
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Diese Kunststoffummantelung ist mittels Spannbändern 14 und 15 auf
den Ringen 10 bzw. 11 verspannt. Zur besseren Haftung weisen die Ringe 10 und 11
eine Außenkerbung auf. Stattdessen kann der ?unststoff-1iantelschlauch auch an den
Enden aufvulkanisiert sein.
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Der Zwischenraum zwischen den Iletallschläuchen 1 und 12 kann mehr
oder weniger mit Isolierstoffen ausgefüllt sein, je nachdem, wie groß die gewünschte
Auftriebskraft bz. der Isoliereffekt sein soll. In Fig. 1 sind die Isolierstoffe
als teilringförmige Blöcke 16 und 17 aus einem kältebeständigen Elastomer, wie beispielsweise
Polyurethan oder ähnlichem ausgebildet. Da sie die beiden isletallschläuche gegeneinander
abstützen, erübrigen sich separate Abstandhalter.
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Über ein zeichnerisch nicht dargestelltes Ventil ist es auch möglich,
den Ringraum zwischen den beiden Schläuchen teilweise zu fluten. Zweckmäßigerweise
sind die zu flutenden Schotten nicht mit Isolierstoff gefüllt oder der Isolierstoff
ist wasserdicht versiegelt, damit die Schotten bei Bedarf wieder total entwässert
werden können.
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Die Schlauchleitung in Fig. 2 ist vor allem für den Transport von
Flüssiggasen geeignet. Sie besteht aus einem inneren ellschlauch 18 bzw. 19, der
zu seiner Zugentlastung von einem Geflecht 20 bzw. 21 umgeben ist. Die Enden des
inneren Wellsclauches und des Geflechtes sind jeweils gemeinsam mit zylindrischen
Stutzen 22 bzw. 23 verschweißt. fler Stutzen 23' weist eine Eindrehung 23a auf,
mit der er gleitend auf einen zylindrischen Fortsatz 22a des Stutzens 22 aufgeschoben
werden kann, bis sein endständiger Flanschring 23b mit dem entsprechenden Plansehring
23a des Nachbarstutzens in Anlage kommt. Zur Abdichtung dient erstens ein in einer
Nut des zylindrischen Fortsatzes 22a untergebrachter, in Axialrichtung wirkender
0-Ring 24 und zweitens ein in einer Ringnut des Flanschringes 23b untergebrachter
0-Ring 25, der in aadialrichtung wirkt.
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Die äußeren wiellschläuche 26 bzw. 27 sind an ihren Enden jeweils
mit zylindrischen Stutzen 28 bzw. 29 verbunden, die ihrerseits mit den Flanschringen
23a bzw. 23b fverschweißt sind. Der Ringraum zwischen innerem und äußerem Wellschlauch
wird von zahlreichen achsparallelen Rückfjihrleitungen 30 für den Rücktransport
des verdampften Flüssiggases durchquert. L'ie Rückführleitungen können zwechnäßigerweise
unmittelbar durch entsprechende Aussparungen des ansonsten den ringraum ausfüllenden
isolationsmaterials 31 gebildet sein. Es können aber auch separate Wellschläuche
kleiner Nennweite in die Isolation eingebettet werden. In beiden Fällen ist durch
axiale Boiirungen 32 für eine axiale lassage durch die Anschlußflansche hindurch
zu sorgen.
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Gleiches gilt auch für gegebenenfalls in den Ringraum eingebaute Abstandhalter.
Ein solcher Abstandhalter ist in Fig. 3 als gelochte Ringscheibe 33 dargestellt.
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Sie liegt mit ihrem inneren Umfang am lnnenschlauch 18, mit ihrem
äußeren Umfang am Außenschlauch 26 an.
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Außerdem zeigt Fig. 2, daß zus.itzlich oder anstelle der inneren Isolation
31 auch außerhalb des äußeren Wellschlauches 26 bzw. 27 eine isolation 34 bzw. 35
vorgesehen werden kann. Sie wird durch eine Kunststoffummantelung 36 bzw. 37 vor
dem Seewasser geschützt.
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Das Ende des sunststoffschlauches ist jeweils dicht mit dem Stutzen
28 bzw. 29 verbunden.
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Fig. 4 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Isolation
31, nämlich in Form zweier Bänder 31a und 31b. Zunächst wird das innere Band 31a
schraubengangförmig auf den inneren Wellschlauch aufgewickelt.
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Seine Steigung wird so gewählt, daß die schräg zur Bandlängserstreckung
verlaufenden Ausnehmungen 30a an der Bandoberseite etwa parallel zur Wellschlauchachse
verlaufen. Der Abstand benachbarter Ausnehmungen 30a ist seinerseits auf den Durchmesser
des inneren vellschlauches und die Steigung, unter der das Band aufzuwickeln ist,
derart abgestimmt, da die Ausnehmungen der einzelnen Bandwicklungen axial mit ein
ander fluchten, so daß durchgehende, gegenüber dem inneren Wellschlauch abgegrenzte
1 aniile entstehen. ihre obere Abdeckung erfolgt durch schraubengangförmiges Aufwickeln
des zweiten Bandes 31b, das an seiner Innenseite mit Ausnehmungen 30b versehen ist.
Die Lage dieser Ausnehmungen ist gleichermaßen auf den Wicklungsdurchmesser und
die 'Jicklun, ssteigung angepaßt, wie es zuvor beschrieben wurde, so das sie jeweils
iiber den Ausnehmungen 30a zu liegen kommen und geschlossene Rückführleitungen 30
entstehen.
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Dabei besteht auch die iöglichkeit, in übereinanderliegende
Aussparungen
30a und 30o separate Rückführleitungen einzulegen.
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bei den Ausführungsformen gemäß Ig. 1 und 2 bildet die Flanschverbindung
jeweils eine @ältebrücke zum umgebenden Wasser und kann bei iieftemperaturen vereisen.
Je nach den geforderten 'lernperaturbedingungen kann es daher zweckmäßig sein, auch
die Flansche zu isolieren, insbesondere durch Einschäumen, wie dies in Fig. 5 dargestellt
ist.
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rig. 6 zeigt eine Schlauch-in-Schlauchkonstruktion, die aus zwei selbständigen,
koaxialen Schlauchleitungen besteht, nämlich einem inneren Wellschlauch 38 mit Umflechtung
39 und einem äußeren Wellschlauch 40 mit ümflechtung 41. Die Enden des Wellschlauches
und der zugehörigen Umflechtung sind jeweils mit Rohrstutzen 42 bzw. 43 verbunden.
Der Anschluß benachbarter rohrstutzen erfolgt beispielsweise durch Schraubflansche
44 oder durch lemmflansche 45. Letzte weisen kegelförmige Dichtflächen 45a bzw.
45b auf, die durch eine diese übergreifende, in umfangsrichtung anzuziehende Spannschelle
46 zusammengedrückt werden. Da die Spannschrauben 46a und 46b seitlich neben der
Spannschelle angeordent sein können, wird in radialer Richtung wenig platz beansprucht
und der für die Isolation zur Verfügung stehende hingquerschnitt nur wenig verringert.
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Die Isolation 47 besteht zweckmäßigerweise aus i'ormteilen aus kältebeständigem
I unststoff und stützt zugleich Innen- und Außenschlauch gegeneinander ab, so daß
auf weitere Abstandhalter verzichtet werden kann.
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wird die Isolation hingegen nach außen verlegt, um etwa
den
Ringraum mit Gasrückführleitungen ausfüllen zu können, so müssen Abstandhalter verwendet
werden. Die Durchmessererweiterung des äußeren Rohrstutzens 43 kann in diesem Fall
unterbleiben.
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ist der Druck im Ringraum gleich dem im Innenschlauch, so kann die
Umflechtung des lnnenschlauches entfallen, da er keinen Zugbeanspruchungen mehr
ausgesetztrist.
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besonders zweckmäßige Ausbildungen für die Kunststoffblöcke zur isolierung
sind in den Fig. 7 bis 10 dargestellt. ig. 7 zeigt die Unterteilung in kurz gehaltene
Formstücke 48, die zwischen Innenschlauch 1 und Autbenschlauch 12 angeordnet sind.
Durch ihre Unterteilung halten sie den Schlauch flexibel, auch wenn sie selbst unelastisch
sind.
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esonders giinstige isolationswerte erhalt man, wenn <jie meinandergrenzenden
Formstücke lokal incinandergefügt werden. Dadurch wird eine Luftzirkulation im @solierraum
fast unmöglich gemacht. hierzu weisen die .'ormstücke 49 in teig. 8 axial vorstehende
fasen 49a auf, die in entsprechende Ausnehmungen 49b des achbarteiles hineingesteckt
werden. Es entsteht dabei praktisch eine Nut-Feder-Verbindung.
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bei den Formstüclcen 50 in Fig. 9 sind hakenartige Vorsprünge 50a
und 50b vorgesehen. Diese Vorsprünge stehen beidseits axial vor, sind jedoch spiegelbildlich
zueinander versetzt, so daß benachbarte Blöcke unmittelbar miteinander verhakt werden
können. Dabei liegt es im Rahmen der Erfindung, auch kompliziertere Labyrinthdichtungen
zwischen den Blöcken vorzusehen, um jede Luftzirkulation auszuschließen. Außerdem
liegt
es im Rahmen der Erfindung, beispielsweise keine separaten
Blöcke 48, 49 und 50 vorzusehen, sondern ein dementsprechend profiliertes Band schraubengangförmig
aufzuwickeln.
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Wie Fig. 10 zeigt, können die einzelnen Blöcke auch aus Halbschalen
51 und 52 bestehen und an ihrer axialen Fuge durch eine Nut-Feder-Verbindung miteinander
verrastet sein. Eine solche Verrastung in den axial verlaufenden Fugen ist selbstverständlich
auch bei den anderen Formstücken möglich. Schließlich können diese Formstücke allesamt
auch mit Ausnehmungen zur Bildung von Rückführleitungen versehen sein, etwa entsprechend
der Anordnung in Fig. 2.
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Der Vorteil der beschriebenen Runststoffblöcke besteht vor allem darin,
daß sie gute Abstütz- und Isolationseigenschaften haben und darüber hinaus die thermischen
Ausgleichsbewegungen det Innen- und des Außenschlauches nicht behindern. Diesen
Ausgleichsbewegungen kommt vor allein bei der Tieftemperaturanwendungr erhebliche
Bedeutung zu, da hierbei Temperaturunterschiede von etwa 2000 auftreten.
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L e e r s e i t e