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Beton-Prof ilbalken zur Herstellung von
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Spalten-, insbesondere Rinderspaltenböden, mit als steife Bewehrung
eingelagertem, geschweißtem räumlichem Drahtgitterträger von V-förmigem Querschnitt
sowie Verfahren zum Verbügeln und Abbiegen sowie zum Aufspreizen der Drahtgitterträger
Die Erfindung betrifft Betonprofilbalken mit als Bewehrung eingelagertem, geschweißtem,
räumlichem Drahtgitterträger nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie Verfahren
zum Verbügeln und Abbiegen sowie Aufspreizen des Drahtgitterträgers.
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Bei Spaltenböden für Tierstallungen werden ca. 3,5 bis 4 m2 Fläche
pro Rind und ca. 0,5 m2 pro Schwein benötigt. Derartige Böden bringen, über diesen
relativ kleinen Flächenbedarf hinaus, dem Landwirt auch aus Gründen der Arbeitseinsparung
wesentliche Vorteile. Sie sind daher in den vergangenen Jahren zunehmend in Verwendung
gekommen.
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Spaltenböden werden aus bewehrten Betonbalken (vgl zum St d T Fig
1 und 2) hergestellt bzw aus diesen Balken zusammengesetzt, indem die Balken im
Spaltabstand einzeln nebelseinander angeordnet oder zu Rosten verbunden werden.
Als Liege-,Stand- und Laufflächen fördern die Spaltenböden vorwiegend das Absondern
von Kot und Harn durch die zwischen den Balken belassenen Spalte
hindurch
aus dem Aufenthaltsbereich der Tiere. Zur raschen Kotabführung sind Betonbalken
mit trapezförmigem Querschnitt (vgl Fig 2) in Gebrauch, die glatte und dichte Seitenflächen
28 sowie ebene und abriebfeste Auftrittsflächen 26 aufweisen.
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Um das Hindurchtreten des Kots durch die Spalte zu erleichtern, müssen
die Seitenflächen der Spalte nach innengeneigt sein, und zwar so, daß die Spaltenweite
an der Unterseite größer ist als an der Oberseite (vgl Fig 2).
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Hierbei als Bewehrung der Betonbalken verwendete, im Querscnitt V-förmige
räumliche Drahtgitterträger, die einen Spreizwinkel s von 150 aufweisen, werden
auf Automaten aus Runddraht hergestellt und bestehen aus den Gurten 1 und 2 sowie
aus dem in Fig 1 ersichtlichen Diagonalengitterwerk, das aus einzelnen, ihrerseits
entsprechend der Darstellung in Fig 1 gebogenen Drahtabschnitten 3 zusammengesetzt
ist. Diese Drahtabschnitte 3 bilden die beiden Schenkelebenen des V-Querschnitts
und sind mit den Obergurten 1 und dem Untergurt 2, mit dem ein Zulagestab 4 durch
Schweißung verbunden sein kann, verschweißt. Am Untergurt 2 befindet sich der Scheitel
des Trägers.
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Die Schubkräfte aus denjenigen Biegungsbeanspruchungen der Balken,
die auf Grund der Normalkräfte "V", zB Tiergewichte (vgl Fig 2), am Balken auftreten
und die von den Untergurten und der Betondruckzone des Balkens aufgenommen werden,
sind durch das aus dem Diagonalenzug 3 des Trägers gebildete Gitterwerk gedeckt.
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Durch horizontale, also seitliche Krafteinwirkung H" (Fig 2) bedingte
Biegemomente der Balken, wie sie u a auf Grund von Tierbewegungen auftreten, werden
von den beiden Obergurten 1 des Drahtgitterträgers und der zugehörigen seitlichen
Betondruckzone aufgenommen. In der durch die Obergurte 1 - 1 verkörperten Ebene
befindet sich keine Schubbewehrung; der V-förmige räumliche Gitterträger ist vielmehr
nach oben hin offen.
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Es hat sich gezeigt, daß der Beanspruchung der Balken, die bis zu
4 m lang und durch die Spalte voneinander getrennt sind, durch die zu wechselnden
Zeitpunkten und aus wechselnden Richtungen sowie immer gegen das kleinere Balkenträgheitsmoment
hin wirkenden seitlichen Kräfte H eine erhebliche Bedeutung zukommt. Es wird von
daher als mindestens äußerst zweckmäßig angesehen, im Bereich der Obergurte 1 bzw
der Betondruckzone des Balkens für die Aufnahme der hieraus biegungstechnisch bedingten
Längs- und Schubkräfte ohne Mehrverbrauch von Material festigkeitstechnische Reserven
zu schaffen bzw mit den derzeit dort vorhandenen Querschnitten höhere Lastzustände
als bisher zu ermöglichen.
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Dies vorausgeschickt knüpft die Erfindung mit dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 an Beton-Prof ilbalken an, wie sie - vorstehend in Verbindung mit den
Fig 1 und 2 beschrieben - seit längerer Zeit bekannt und in Gebrauch sind.
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Die Erfindung zielt von der Aufgabe her dahin, unter Ermittlung eines
gegenüber diesem St d T abgeänderten Balkenprofils und unter auf dieses Profil zugeschnittener
Abwandlung der Trägerbewehrung einen neuen, leistungsfähigeren bewehrten Balken
für Spaltenböden zu schaffen. Dies insoweit, als diesem neuen Balken einerseits
bei gegenüber der bisherigen Ausführung vermindertem Betongewicht sowie bei gegenüber
bisher gleichem Obergurt-Querschnitt der dort eingelagerten Bewehrung 1 eine erhöhte
Widerstandsfähigkeit gegen jene seitlichen Biegeeinwirkungen gegeben werden soll,
wie sie auf Grund der von den Tieren ausgeübten, in der Horizontalebene des Spaltenbodens
verlaufenden, also von der Seite her auf die Balken gerichteten, horizontalen Krafteinwirkungen
"H" (vgl Fig 2) auftreten und im oberen Teil des Betonbalkenquerschnitts und von
den Obergurten 1 aufgenommen werden. Oder es soll - was aufgabentechnisch in die
gleiche Richtung zielt - bei gegenüber bisher gleicher Widerstandsfähigkeit der
neuen Balken gegen jene seitlichen Biegeeinwirkungen diese Widerstandsfähigkeit
bei demselben verminderten Betongewicht des Balkens nunmehr stahlsparender schon
mit kleineren Obergurtquerschnitten erreicht werden. Es versteht sich in diesem
aufgabentechnischen Zusammenhang von selbst, daß hier die durch jene seitlichen
Biegeeinwirkungen bedingten Schubverhältnisse des neuen Balkens in der durch die
beiden Obergurte bestimmten Ebene, und zwar gerade bei gegenüber bisher erhöhter
seitlicher Krafteinwirkung, in die Betrachtung miteinzubeziehen-sind. Dementsprechend
fragt die Erfindung in dem dargelegten Aufgabenrahmen nach zusätzlichen Maßnahmen,
die nach den im Einzelfall insoweit bestehenden
Erfordernissen
geeignet sind, in einfacher Weise entweder eine besondere Bewehrung zur Schubdeckung
zwischen den beiden Obergurten herbeizuführen oder aber Verhältnisse zu schaffen,
die selbst bei gegenüber bisher erhöhter Krafteinwirkung H" gleichwohl auf eine
derartige Schubdeckungsbewehrung überhaupt verzichten lassen.
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Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus dem Kennzeichen des Anspruchs
1.
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Diese Lehre führt einmal vom Profil des Balkens her zu einem gegenüber
bisher geringeren Gewicht des Balkens und auf Grund des vergrößerten Obergurtabstands
bzw des vergrößerten inneren Hebelarms zu einer größeren Widerstandsfähigkeit des
Balkens gegen die aus der Krafteinwirkung H" herrührenden seitlichen Biegeeinwirkungen,
oder schon bei einem gegenüber bisher kleineren Obergurtquerschnitt zu derselben
Widerstandsfähigkeit gegen diese seitlichen Biegeeinwirkungen, wie sie mit der bisherigen
Bewehrung erreicht wurde.
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Eine weitere Steigerung der Widerstandsfähigkeit der Balken gegen
jene seitlichen Biegeeinwirkungen ergibt sich nach der Lehre des Anspruchs 2 dann,
wenn die Balken mit ebenen Kontaktflächen tragenden Höckern versehen und an all
diesen Kontaktflächen in relativ kleinen Abständen aneinander zur Anlage gebracht
werden, so daß die auf Grund der "H"-Kräfte in den Balken entstehenden
Biegemomente
kleiner ausfallen.
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Diese ebenen Kontaktflächen können nach Anspruch 3 uch sie könnten
parallel zur Balkenachse oder schräg dazu verlaufen, im letztein nicht zur Erfindung
gehöriger Weise ren Fall zugleich also auch zur Einstellung der Spaltbreite herangezogen
werden.
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Bei Lastfällen, bei denen die biegende Einwirkung der "H"-Kräfte auf
den Balken eine Schubbewehrung zwischen den Obergurten erforderlich macht, kann
diese nach Anspruch 4 - durch Verbügelung der beiden Obergurte erreicht werden.
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Nachfolgend wird nunmehr die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen,
wie sie aus den Fig 3 bis 12 hervorgehen, beschrieben, nachdem bereits eingangs
der St d T anhand der Fig 1 und 2 erläutert worden ist.
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Wie Fig 3 zeigt, hat der erfindungsgemäße Balken ein T-förmiges Profil,
das aus dem Flansch 20 mit der Auftrittsfläche 26 sowie den beiden Flansch-Seitenflächen
25 und dem Steg 21 besteht. Der
Steg 21 und die Flansch-Seitenflächen
25 sind nach unten hin keilförmig abnehmend ausgebildet. In diesen Balken ist als
Bewehrung der Drahtgitterträger, der in seinem scheitelnahen Bereich den etwa den
Fig 1 und 2 entsprechenden Normalwinkel cC von 150, im übrigen das Gitterwerk 3a,
den Untergurt 2 und die Obergurte aufweist, eingebettet. Die beiden Gitterwerke
3a sind erfindungsgemäß im Bereich ihrer oberen, jeweils mit einem der Obergurte
1 verschweißten Seite in Seitenrichtung, also zur Seitenfläche 25 des Profilflansches
20 hin, derart in einer Stufe unter dem Winkel g abgebogen, daß die Obergurte 1
(unter Berücksichtigung des Betondeckungs-Abstandes "c" im Sinne von DIN 1045) soweit
wie möglich an die Seitenflächen 25 des :Profilflansches 20 herangerückt sind. Dadurch
ist der Abstand der beiden Obergurte 1 - im Gegensatz zu der bekannten Ausführung
nach Fig 1, 2 bei der die Gitterwerke 3 eben sind - und damit der innere Hebelarm,
der gegenüber der seitlichen, durch die Horizontalkräfte H" bewirkten Biegebeansprchungen
in Rechnung zu setzen ist, ganz wesentlich vergrößert. Die Widerstandsfähigkeit
des Balkens gegenüber diesen seitlichen Kräften ist mithin bei mit der bisherigen
Ausführungsform des Drahtgitterträgers übereinstimmendem Obergurtquerschnitt gegenüber
dem St d T erheblich größer. Oder es ist, wenn dieselbe Widerstandsfähigkeit wie
bisher erreicht werden soll, diese bereits mit einem gegenüber bisher kleineren
Obergurtquerschnitt zu erzielen.
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Die Fig 3 läßt über das bisher Ausgeführte hinaus erkennen, daß sich
der erfindungsgemäß ausgebildete Gitterträger mit an der Oberseite nach außen hin
abgebogenen Gitterwerken 3a im angeführten Rahmen, in dem neben Vertikalkräften
"V" auch beachtliche Horizontalkräfte H" auftreten, besonders gut als Bewehrung
von Balken mit T-förmigem Querschnitt eignet. Balkenprofil und Bewehrungsform passen
demnach besonders zweckdienlich zusammen und ergänzen sich in vorzüglicher Weise
zu einem Gesamterfolg im Sinne eines verkleinerten Gewichts und gleichzeitig im
Sinne einer vergrößerten Kraftaufnahme "H".
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Gemäß Fig 4, die ein weiteres Beispiel der Erfindung zeigt, liegen
dort im wesentlichen gleiche Verhältnisse vor. Dies allerdings nur bis auf die endseitige
Abbiegung der Gitterwerke 3b, die dort mehrstufig unter den beiden Winkeln und e
durchgeführt ist. Die im Zusammenhang mit Fig 3 beschriebenen Balken-Eigenschaften
werden beim Beispiel gemäß Fig 4 in ähnlicher Weise erzielt. Im Falle der Fig 4
wie auch der Ausführungsbeispiele nach den Fig 3, 5 ist außerdem klar zu erkennen,
daß die erfindungsgemäße starke Heranführung der oberen Seite der Gitterwerke an
die Seitenflächen 25 des Profilflansches 20 zugleich einem Abbrechen der Flanschenden
entlang einer gedachten Linie 30 (vgl Fig 4 rechts) entgegenwirkt, eine Wirkung,
die auch im Falle des später erläuterten Ausführungsbeispiels nach Fig 7 eintritt.
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Das Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig 5 zeigt die Abbiegung
des Gitterwerks 3C bzw der oberen Gitterwerksseiten in einem Winkel in in einem
einzigen, im Radius R gekrümmten Zug.
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Die Wirkung dieser Ausführungsvariante entspricht derjenigen nach
den Fig 3, 4 und 6. Die dort ferner ersichtliche Zulage eines mit dem Untergurt
2 verschweißten Eisens 4 soll lediglich zeigen, daß die Erfindung auch ohne weiteres
in Verbindung mit dieser Untergurtform anwendbar ist.
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Fig 6 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung ohne
Abbiegung der oberen Gitterwerksseiten, dafür aber mit einer sehr starken Aufspreizung
des Drahtgitterträgers auf den Winkel Z von bspw 400, durch die gleichfalls die
Obergurte unter Berücksichtigung des Betondeckungsabstands an die Seitenflächen
25 des Profilflansches 20 herangerückt sind; auf diese Weise ist - ähnlich wie durch
das Abbiegen der oberen Gitterwerksseiten im Falle der Ausführungsbeispiele nach
den Fig 3, 4 und 5 ein großer Abstand der Obergurte 1 und damit ein großer innerer
Hebelarm in der Ebene 1 - 1 erreicht, was wiegesagt zu einer hohen Widerstandsfähigkeit
des Balkens gegen seitliche Krafteinwirkungen "H" führt.
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Auf die Lösung der hier vorliegenden Aufgabe zielt auch die Ausführungsform
nach Fig 7, bei der zwar ein im Sinne von Fig 1 und 2 üblicher, unter 150 gespreizter
räumlicher Drahtgitterträger verwendet ist. Dieser ist jedoch an der offenen Seite
mit einem gemäß Fig 7a oder 7b ausgebildeten, ebenen geschweißten Gitterträger 200
abgedeckt, der entweder Wellenform (vgl verkleinert
in Fig 7a)
oder Leiterform (vgl verkleinert in Fig 7b) aufweisen und auf den Obergurten 1 des
räumlichen Drahtgitterträgers entweder nur aufliegen oder mit diesen verschweißt
sein kann. Dieser eb.ene Gitterträger 200 weist entweder einen Diagonalenzug 203
in Wellenform (vgl Fig 7a) oder Diagonalen 203 in Sprossenform (vgl. Fig 7b) auf;
er besitzt außerdem Gurte 201 von einem gegenüber demjenigen der Gurte 1 des räumlichen
Drahtgitterträgers größeren Abstand. Dadurch wird dem Balken gegen die Seitenkraft-Einwirkung
aNM gleichfalls eine erhöhte Widerstandsfähigkeit vermittelt.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig 8 weisen die Balken an den
Seitenflächen 25 des Profil flansches 20 eben Anlagehöcker 7a mit zur Balkenlängsachse
parallelen, ebenen Kontaktflächen 6a auf, wodurch sie sich gegen Verbiegen durch
seitliche Krafteinwirkungen H" - unter kurzer Unterbrechung des Spalts 8 -aneinander
abstützen. So wird die Widerstandsfähigkeit der Balken gegen Verbiegen durch die
seitlichen Krafteinwirkungen H" zusätzlich ohne besonderes Zutun erhöht.
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Gemäß einer Variante des im vorausgegangenen Absatz Ausgeführten kann,
wie in Fig 8 links unten sichtbar, das gegenseitige Abstützen der Balken an den
Kontaktflächen 6a auch bei an den Abstützstellen glatt durchgehendem Spalt 8 bzw
Spaltrandflächen 5, hier jedoch unter Zwischenlegen von einzelnen Betonklötzchen
6 als Abstandhalter oder durch nachträgliches Ausbetonieren des Spalts 8 an diesen
Stellen, erfolgen.
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Wie ferner in Fig 8 rechts unten ersichtlich, kann dieses gegenseitige
Abstützen der Balken aneinander bei durchgehendem Spalt 8 bzw Spaltrandflächen 5
auch mittels eines einzigen oder mehrerer Kunststoffkörper, zB Scheiben 9, erfolgen,
die auf einen Dorn 10 geschoben sind. Auch Stahlteile oder Metallteile schlechthin,
wie bspw Keile oder Doppelkeile, können als Abstandhalter zwischen den Spaltrandflächen
5 eingesetzt werden und den Kontakt sowie gleichzeitig den Abstand der Balken garantieren.
Zum Fixieren der Abstandhalter an den Flächen 5 können Kleber verwendet werden.
Die Balken können auch erfindungsgemäß bei eingesetzten Abstandhaltern mittels durchgehender
Spannschrauben miteinander verspannt werden, so daß sie an den Kontaktflächen gegeneinander
gepresst sind.
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Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, des gegenseitigen Abstützens
der Balken; in diesem Fall jedoch mittels zur Balkenlängsachse schräger, ebener
Kontaktflächen 6b an den ebenen Anlagehöckern 7b. Hierbei können nicht nur die Balken
im Sinne von Fig 8, gegebenenfalls unter Anwendung von Vorspannung, in gegenseitiger
biegungshindernder Anlage gehalten, sondern es können auch darüber hinaus beim Herstellen
der Spaltenböden die Spalte 8a (vgl Fig 9 oben rechts) der Größe nach eingestellt
werden.
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Fig 10 zeigt ein ganzes Feld solcher im Sinne der Fig 9 zur Spaltgrößeneinstellung
und zum gegenseitigen In-Anlage-Halten längsverschiebbarer Balken mit nur beispielsweise
gedachter Vermaßung,
die den Fachmann, ohne ihn etwa an diese Maße
zu binden, auch abmessungstechnisch in eine praktisch brauchbare Richtung weist.
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Geht es ferner im Rahmen der Erhöhung der Widerstandsfähigkeit der
Balken gegen seitliche Biegeeinwirkungen auf Grund der Krafteinwirkung H" darum,
die Schubkräfte in der Ebene 1 - 1 der Obergurte durch eine Bewehrung zu decken,
so kann dies nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung gemäß Fig 11 durch Bügel
10 geschehen. Diese werden im Zuge der Herstellung der Gitterträger nach Windhakenart
an einem öhr 11 schwenkbar und in unverlierbarer Weise an einem der Obergurte 1
angebracht. Vor dem Einsetzen der Drahtgitterträger in die Balkenform wird durch
Schließen der Bügelnase 12 über dem anderen Obergurt 1 die Verbügelung des Gitterträgers
an der offenen Seite unter elastischer Verspannung des Trägers geschlossen.
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Ähnliches gilt hinsichtlich der Verbügelung gemäß Fig 12 durch lose
Bügel 20 mit Bügelnasen 21, die unter elastischem Zusammendrücken des Trägers im
Sinne einer vorübergehenden Verkleinerung des Winkels da oder K (Fig 6) in die beiden
Obergurte 1 eingehängt werden. Die Lösungen nach Fig 11 und 12 haben den Vorteil,
daß die Träger während des Transports ohne Verbügelung ineinandergeschachtelt werden
können. Die Verbügelung des Trägers erfolgt dann im Betonwerk durch Schließen bzw
Aufbringen der Bügel 10 und 20. Die im Rahmen seitlicher Biegeeinwirkung H" in der
Ebene 1 - 1 auftretenden Schubkräfte können auch durch die Mattenbewehrung im Sinne
der Fig 7 gedeckt werden,
wonach die Matte 200 (entweder gemäß
Fig 7a oder gemäß Fig 7b ausgebildet) die offene Seite des nach oben gespreizten
Drahtgitterträgers 1, 2, 3 abdeckt. Die Matte hat demnach bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß Fig 7 eine doppelte Funktion: Sie sorgt für eine Erhöhung der Widerstandsfähigkeit
des Balkens gegen Biegung auf Grund der Horizontalkräfte "H" und sie sorgt ferner
für die Deckung der aus dieser Biegeeinwirkung auftretenden Schubkräfte. Von diesen
Funktionen kann entweder einzeln oder gemeinsam Gebrauch gemacht werden.
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Verfahrenstechnisch erfolgt die Abbiegung der oberen Gitterwerksseite
im Sinne der Ausführungsbeispiele nach Fig 3, 4 und 5 wie auch das Auf spreizen
nach Fig 6, anschließend an die Herstellung des Gitterträgers durch Abkanten bzw
Formprägen bzw Keilspreizen.
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und lo Die Gegenstände der Fig 7,9 bilden keinen Teil der Erfindung,und
zwar einschliesslich der zugehörigen Beschreibungsteile,sondern sind nur aus Erläuterungsgründen
in die Unterlagen aufgenommen 6 Patentansprüche 14 Zeichnungen (Figuren)