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Verfahren und Vorrichtung zur Anzeige und zur Ortung von
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Flüssigkeit Die Erfindung bezieht sich auf ein-Verfahren zur Anzeige
und zur Ortung von in einem räumlich begrenzten Bereich eindringender Flüssigkeit,
bei welchem eine aus einem Innenleiter, einem dazu konzentrischen, Durchbrechungen
aufweisenden Außenleiter und einer zwischen beiden Leitern liegenden Hohlraumisolierung
bestehende Koaxialleitung verwendet wird, die an eine elektrische Meßeinrichtung
angeschlossen wird, mit welcher eine durch an einer Stelle durch eine Durchbrechung
des Außenleiters in die Koaxialleitung eindringende Flüssigkeit-hervorgerufene örtliche
Veränderung der elektrischen Werte der Koaxialleitung angezeigt und geortet wird,
und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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"Räumlich begrenzte Bereiche" im Sinne der Erfindung sind beispielsweise
Räume in Gebäuden, insbesondere Kellerräume,
oder Stauräume in Schiffen
Es können jedoch auch die räumlich eng begrenzten Bereiche unmittelbar unterhalb
von Flüssigkeiten enthaltenden Behältern oder Flüssigkeiten führenden Rohrleitungen
sein.
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Das Verfahren nach der Erfindung soll also beispielsweise zur Überwachung
von durch Wände begrenzten Räumen dahingehend dienen, ob Flüssigkeiten in diese
an sich trockenen und auch trocken zu halt endenden Räume eindringt bzw eingedrungen
ist Auf der anderen Seite soll dieses Verfahren aber auch zur Überwachung von Flüssigkeiten
enthaltenden bzw. führenden Behältern dienen, um festzustellen, ob durch undichte
Stellen oder Lecks Flüssigkeit aus den Behältern austritt. Behälter können dabei
Großbehälter, wie beispielsweise Tanks, oder auch Rohrleitungen sein, die sich über
eine größere Länge erstrecken. Flüssigkeiten können also beispielsweise Wasser,
Ö1, Benzin oder auch chemische Flüssigkeiten sein.
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Ein Verfahren, wie es eingangs geschildert ist, geht aus der DE-OS
26 19 042 hervor. Bei diesem bekannten Verfahren wird eine Koaxialleitung mit einem
Außenleiter verwendet, der als mechanisch empfindlicher Dünnschichtleiter mit Perforierungen
ausgebildet ist. Die Koaxialleitung wird in ein bezüglich Feuchtigkeitseinbrüchen
zu überwachendes Material eingebettet, bei welchem es sich um thermisch oder elektrisch
isolierendes Material handelt. Ein spezielles Einsatzgebiet des bekannten Verfahrens
sind koaxiale Rohrsysteme mit zwei durch eine Isolierung getrennten, koaxialen Rohren,
in denen Flüssigkeiten geführt werden. Die Koaxialleitung wird dabei in der Isolierung
angeordnet. Ein Nachteil dieses bekannten Verfahrens besteht darin, daß die mechanisch
sehr empfindliche Koaxialleitung mit großer Sorgfalt behandelt werden muß. Darüberhinaus
ist die Koaxialleitung von vornherein in ein zu
überwachendes Gebilde
integriert, so daß sie nur zusammen mit demselben und für dasselbe verwendet werden
kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Anzeige
und zur Ortung von Flüssigkeiten anzugeben, bei dem mechanisch robuste Bauteile
eingesetzt werden, und das je nach Bedarf an jeder beliebigen helle durchgeführt
werden kann.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Kombination folgender
Merkmale gelöst: a) es wird eine Koaxialleitung mit einem rohrförmig geschlossenen,
mechanisch stabilen Außenleiter verwendet, der aus einem längseinlaufenden Metallband
zu einem Rohr mit stumpf aneinanderstoßenden Kanten geformt ist, die mittels einer
Längsnaht verschweißt sind; b) die Koaxialleitung wird als unabhängiges Bauteil
in dem räumlich begrenzten Bereich verlegt; c) die Koaxialleitung wird nach ihrer
Verlegung mindestens an einem Ende an die elektrische Meßeinrichtung angeschlossen.
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Ein Vorteil dieses VerfahrenSbesteht darin, daß für dasselbe eine
Koaxialleitung eingesetzt ist, die wegen ihres mechanisch stabilen Außenleiters
problemlos an jeder beliebigen Stelle verlegt werden kann. Diese Koaxialleitung
ist darüberhinaus ein unabhäng$ps Bauteil, das an jeder beliebigen Stelle montiert
werden kann, an welcher ein Feuchtigkeitseinbruch automatisch festgestellt werden
soll. Eine Vormontage der Koaxialleitung wird dementsprechend nicht durchgeführt
und ihre Verlegung im jeweils vorgesehenenräumlich begrenzten Bereich ist besonders
einfach, da keinerlei sonstige Bauteile dabei mit verlegt werden müssen.
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Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung wird eine Koaxialleitung
mit Durchbrechungen im Außenleiter beispielsweise unmittelbar unterhalb einer Rohrleitung
über deren gesamte Länge verlegt. Es ist dabei gleichgültig, ob es sich um eine
durchgehende oder eine netzförmig verzweigte Rohrleitung handelt. Wenn aus einer
solchen Rohrleitung durch eine undichte Verbindungsstelle oder ein Leck Flüssigkeit
austritt, dann gelangt diese unmittelbar zu der unter der Rohrleitung befindlichen
Koaxialleitung und dringt durch deren Durchbrechungen im Außenleiter in dieselbe
ein. Hierdurch wird das Dielektrikum zwischen Innen und Außenleiter der Koaxialleitung
schon bei kleinen Mengen so gestört, daß ein auf der Koaxialleitung laufendes Signal
reflektiert wird An der Meßeinrichtung wird dadurch sofort ein Fehler in der Koaxialleitung
gemeldet, dessen Ort beispielsweise mit dem bekannten Impulsechoverfahren direkt
eingemessen werden kann. Eine Fehlerstelle in der Rohrleitung ist damit schnellstens
erkannt und geortet, so daß eine schnelle Reparatur möglich ist. Das Verfahren nach
der Erfindung ist somit dann besonders wertvoll, wenn in den Rohrleitungen Flüssigkeiten
transportiert werden, die wegen der Gefahr von Grundwasserverseuchung nicht in das
Erdreich eindringen dürfen. Solche Flüssigkeiten sind beispielsweise Benzin, Öl
oder Chemikalien.
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Das Verfahren läßt sich mit gleichem Erfolg auch dann anwenden, wenn
ein Großbehälter, beispielsweise ein Öltank, überwacht werden soll. Die Koaxialleitung
wird dann in möglichst dichten Schleifen so unterhalb des Behälters angeordnet,
daß die gesamte Grundfläche erfaßt ist.
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Die Koaxialleitung kann beispielsweise auch in einem Keller eines
Gebäudes an Stellen verlegt werden, zu welchen durch ein Fenster eingedrungenes
oder rückgestautes Wasser
infolge der Schwerkraft fließt. Sobald
das Wasser die Koaxialleitung erreicht, dringt es durch die Durchbrechungen im Außenleiter
in dieselbe ein und verändert dadurch örtlich deren elektrische Werte. Wenn mit
dem Verfahren nach der Erfindung lediglich Wasser angezeigt werden soll, dann reicht
eine Widerstandsmessung zwischen den beiden Leitern der Koaxialleitung aus. Wenn
das Wasser bis zum Innenleiter vorgedrungen ist, tritt zwischen beiden Leitern ein
Kurzschluß auf, der an der Meßeinrichtung registriert und zur Anzeige gebracht wird.
Mit bekannten, auf dem Markt erhältlichen Geräten läßt sich außerdem der Ort, an
dem das Wasser in die Koaxialleitung fließt, leicht feststellen.
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Ein ebenso wirkungsvoller Einsatz des Verfahrens ist für Schiffe gegeben,
wenn die Koaxialleitung in allen Stauräumen desselben verlegt wird. Durch ein Leck
eingedrungenes Wasser kann dann schnellstens festgestellt und geortet werden.
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In allen geschilderten Einsatzfällen ist die Ortung der Stelle, an
welcher Flüssigkeit in die Koaxialleitung eingedrungen ist, dann sehr genau, wenn
verhindert wird, daß die Flüssigkeit sich innerhalb der Koaxialleitung in deren
Längsrichtung ausbreiten kann. Erreicht werden kann das beispielsweise mit einer
aus Scheiben bestehenden Abstandshalterung. Die in axialen Abständen auf dem Innenleiter
angeordneten Scheiben wirken als Sperren für die Flüssigkeit.
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Verfahren und Vorrichtung nach der Erfindung werden anhand der in
den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Anordnung zur Überwachung einer Rohrleitung.
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Fig. 2 eine Anordnung zur Überwachung eines Großbehälters.
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Fig. 3 eine Anordnung zur Überwachung von Räumen in einem Gebäude.
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Fig 4 und 5 unterschiedlich aufgebaute Koaxialleitungen.
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Mit 1 ist eine Rohrleitung bezeichnet, in der beispielsweise Benzin
oder Öl von einer Stelle A nach einer Stelle B transportiert werden soll. Die Länge
der Rohrleitung 1 ist beliebig. Unterhalb der Rohrleitung 1 ist eine Koaxialleitung
2 angeordnet, deren genauerer Aufbau aus den Fig. 4 und 5 hervorgeht. Die Koaxialleitung
verläuft über die gesamte Länge der Rohrleitung unmittelbar unterhalb derselben.
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An mindestens einem Ende ist die Koaxialleitung 2 an eine elektrische
Meßeinrichtung 3 angeschlossen. In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
ist am zweiten Ende der Koaxialleitung 2 eine zweite Meßeinrichtung 3'vorhanden.
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Das Verfahren nach der Erfindung arbeitet für das in Fig. 1 dargestellte
Anwendungsbeispiel wie folgt: Die Koaxialleitung 2 ist über die gesamte Länge der
Rohrleitung 1 unterhalb derselben angeordet und mindestens an einem Ende an eine
Meßeinrichtung 3 angeschlossen. Durch die Meßeinrichtung werden die elektrischen
Werte der Soaxialleitung 2 ständig überwacht. Hierzu kann beispielsweise eine einfache
Widerstandsmessung mit einer geeig neten Brückenschaltung vorgenommen werden. Die
Meßeinrichtung 3 kann aber auch als Impulsgeber ausgerüstet sein, so daß die Koaxialleitung
2 ständig mit dem bekannten Impuls echoverfahren überwacht wird.
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Solange sich in der Umgebung der Koaxialleitung 2 nichts ändert, werden
in der Meßeinrichtung 3 stets gleiche Meß-
ergebnisse erhalten.
Wenn aber beispielsweise durch eine Beschädigung der Rohrleitung 1 die darin befindliche
Flüssigkeit austritt, dann gelangt sie unmittelbar zu der Koaxialleitung 2. Die
Flüssigkeit dringt dann durch die Durchbrechungen des Außenleiters der Koaxialleitung
2 in dieselbe ein und verändert örtlich deren elektrische Werte.
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Bei einer Überwachung der Koaxialleitung mit dem Impulsechoverfahren
bedeutet die eingedrungene Flüssigkeit eine Reflexionsstelle, die in der Meßeinrichtung
3 unmittelbar angezeigt wird. Durch Messung der Laufzeit der ausgesandten Impulse
kann außerdem die Steile, an welcher diese erhöhte Reflexion auftritt, sehr genau
eingemessen werden.
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Die Meßeinrichtung 3 bzw. 3' kann mit einer Signaleinrichtung gekoppelt
werden, die sofort anspricht, wenn Flüssigkeit in die Koaxialleitung 2 eingedrungen
ist. Die schadhafte Stelle in der Rohrleitung 1 kann dann schnellstens herausgefunden
und repariert werden. Die Geschwindigkeit, mit der die Reparatur durchgeführt wird,
hängt davon ab, was für eine Flüssigkeit in der Rohrleitung 1 transportiert wird.
Prinzipiell wäre es hier auch möglich, das Auslaufen von Flüssigkeiten dadurch zu
unterbinden, daß die Zufuhr weiterer Flüssigkeiten an die schadhafte Stelle unterbrochen
wird. Hierzu können entsprechende Ventile von Hand geschlossen werden. Es ist jedoch
möglich, diese Ventile über automatische Anlagen, gesteuert von einem elektronischen
Rechner, je nach Lage der Schadstelle in der Rohrleitung 1 zu schließen.
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Wenn in der Rohrleitung 1 beispielsweise Wasser geführt wird, dann
ist eine unmittelbare Reparatur der Rohrleitung nicht erforderlich. Zur Feststellung
der Größe des Schadens kann in diesem Falle die zweite Meßeinrichtung 3' am zweiten
Ende der Koaxialleitung 2 verwendet werden, deren Meßwert mit dem Meßwert der ersten
Meßeinrichtung 3 in einer
Differenzschaltung verglichen wird. Es
läßt sich hieraus die axiale Länge des Abschnitts der Koaxialleitung 2 ermitteln,
in den bereits Wasser eingedrungen ist. Wenn diese Messung in zeitlichen Abständen
wiederholt wird, ist es auch möglich, die Geschwindigkeit festzustellen, mit der
das Wasser sich ausbreitet. Die Ermittlung der axialen Länge des Flüssigkeitseinbruchs
und die Feststellung der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit können prinzipiell
bei jeder Anwendung des Veffiahrens nach der Erfindung durchgeführt werden.
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Wenn die Rohrleitung 1 besonders lang ist, empfiehlt es sich, im Verlauf
der Koaxialleitung 2 zusätzliche elektrische Meßeinrichtungen 3 einzuschalten. Solche
zusätzlichen Meßeinrichtungen sind auch dann zweckmäßig bzw.
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erforderlich, wenn ein Netz aus Rohrleitungen überwacht werden soll
Sämtliche bei dem Verfahren verwendeten Meßeinrichtungen 3 bzw. 3' können an einen
elktronischen Rechner angeschlossen werden, so daß deren Signale zentral automatisch
erfaßt und ausgewertet werden können.
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Zur Verbesserung der Wirksamkeit der Koaxialleitung 2 ist es weiterhin
möglich, dieselbe zusammen mit der Rohrleitung 1 in einer Rinne anzuordnen, aus
welcher die Flüssigkeit nicht ohne weiteres herausgelangen kann. Prinzipiell können
Rohrleitung 1 und Koaxialleitung 2 auch gemeinsam in einem ausreichend großen Kanal
oder Rohr untergebracht werden.
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Die Koaxialleitung 2 kann entsprechend der Darstellung in Fig. 2 auch
zur Überwachung eines Großbehälters 4 verwendet werden, der durch eine gestrichelte
Linie angedeutet
ist. Bei dem Großbehälter 4 kann es sich beispielsweise
um einen Ö1- oder Benzintank handeln. Die Koaxialleitung 2 wird in möglichst dicht
liegenden, mäanderförmigen Schleifen unterhalb des Großbehälters 4 angeordnet, so
daß aus demselben austretende Flüssigkeit mit Sicherheit in die Koaxialleitung eindringen
und durch die Meßeinrichtung 3 bzw. 3' erfaßt werden kann. Auch hier ist wieder
mindestens ein Ende der Koaxialleitung 2 an eine Meßeinrichtung 3 angeschlossen.
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Das bekannte Impulsechoverfahren, welches zur Ortung der Stelle eines
Flüssigkeitseinbruchs verwendet werden kann, ermöglicht nicht nur eine sehr genaue
Einmessung der Fehlerstelle, sondern es kann aus dem Verlauf der gewonnenen Signale
auch festgestellt werden, ob es sich um ein dünnflüssiges oder weniger dünnflüssiges
Medium handelt. Wenn also beispielsweise eine Ölleitung oder ein Öltank überwacht
werden sollen und es dringt von irgendwo her Wasser in die Koaxialleitung 2 ein,
dann kann der Fachmann anhand des an der Meßeinrichtung 3 erhaltenen Signals feststellen,
daß die Fehlermeldung nicht durch Öl hervorgerufen wurde.
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Es braucht dann also keine Reparatur des überwachten Behälters durchgeführt
zu werden.
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Bisher wurde die Erfindung zur Überwachung von Behältern erläutert,
in denen sich Flüssigkeiten befinden. Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich
jedoch genausogut dann anwenden, wenn an sich trockene Räume überwacht werden sollen.
Solche Räume sind beispielsweise Kellerräume 5 von Gebäuden (Fig. 3), in denen eine
Koaxialleitung 2 so angeordnet wird, daß sie von in die Kellerräume eingedrungener
Flüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, erreicht wird. Auch diese Koaxialleitung
2 ist mindestens an einem Ende mit einer Meßeinrichtung 3 verbunden.
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Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich im gleichen Sinne beispielsweise
auch bei Schiffen anwenden, wenn die Koaxialleitung 2 m«¢ichst tief unten in diesen
Schiffen installiert wird.
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Zur Durchführung des Verfahrens wird eine Koaxialleitung 2 verwendet,
wie sie beispielsweise in Fig. 4 dargestellt ist.
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Diese Koaxialleitung besteht aus einem Innenleiter 6, einem dazu konzentrischen
Außenleiter 7 und einer zwischen beiden Leitern liegenden Hohlraumisolierung 8.
Der Innenleiter 6 kann beispielsweise als Draht oder Rohr aus Kupfer ausgebildet
sein. Der Außenleiter 7 kann ebenfalls aus Kunfer oder auch aus Stahl bestehen.
Er ist aus einem längs ein laufenden Metallband zu einem Rohr geformt worden, dessen
stumpf aneinanderstoßende Kanten mit einer Längsnaht verschweißt sind. Es ergeben
sich dadurch ein mechanisch stabiler, rohrförmig geschlossener Außenleiter 7 und
eine entsprechend stabile Koaxialleitung.
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Die Hohlraumisolierung 8 dieser Koaxialleitung kann im wesentlichen
aus Luft und aus Scheiben 9 bestehen, die in axialen Abständen auf dem Innenleiter
6 angeordnet sind und auf denen der Außenleiter 7 aufliegt. Die Scheiben 9 bestehen
aus einem geeigneten Isoliermaterial, wie beispielsweise Polyäthylen.
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Der Außenleiter 7 ist mit einer großen Anzahl Durchbrechungen 10 versehen,
die sich über seinen Umfang und über die gesamte Länge der Koaxialleitung 2 verteilen.
Es muß mindestens in jedem durch zwei Scheiben 9 begrenzten Abschnitt eine Durchbrechung
i0 vorhanden sein. Statt der Scheiben 9 kann die Konzentrizität zwischen Innen-
und Außenleiter prinzipiell auch durch eine Wendel aus Isoliermaterial gesichert
werden, die mit kurzer Steigung auf den Innenleiter 6 aufgewickelt ist.
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Der Außenleiter 7 kann nach seiner Verschweißung zum Rohr durch einen
Ziehvorgang bis zur Auflage auf den Scheiben 9 bzw. einer Wendel heruntergezogen
werden. Die Scheiben 9 begrenzen dann in der Koaxialleitung 2 axial nebeneinander
liegende Kammern. Es kann dadurch verhindert werden, daß Flüssigkeit, die in eine
solche Kammer eingedrungen ist, sich in Längsrichtung der Koaxialleitung ausbreiten
kann.
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Es ist dadurch sichergestellt, daß der Ort eines Feuchtigkeitseinbuchs
mit großer Genauigkeit festgestellt werden kann. Der gleiche Effekt läßt sich auch
dann erzielen, wenn statt der Scheiben 9 eine Wendel mit kleiner Steigung verwendet
wird, da auch dann eingedrungene Flüssigkeit sich nur schlecht in Längsrichtung
der Koaxialleitung 2 ausbreiten kann. Zur Verbesserung der Abdichtung können die
Scheiben 9 (oder auch eine Wendel) sowohl mit dem Innenleiter 6 als auch mit dem
Außenleiter 7 verklebt werden.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist der Außenleiter
7 als glattes Rohr ausgeführt, das durch Herunterziehen auf den Scheiben 9 ausliegt.
Zur Verbesserung der Biegbarkeit der Koaxialleitung 2 und auch zur Verbesserung
ihrer mechanischen Stabilität, kann der Außenleiter 7 aber auch mit einer ringförmigen
Wellung versehen werden (Fig. 5), wobei die Wellentäler auf den Scheiben 9 aufliegen.
Aus Sicherheitsgründen sollten die Scheiben 9 dabei so breit sein, daß immer zwei
Wellentäler des Außenleiters 7 auf einer Scheibe aufliegen.
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Die Durchbrechungen 10 im Außenleiter 7 können von vornherein in dem
Metallband angebracht sein, aus welchem der Außenleiter geformt wird. Es ist jedoch
auch möglich, diese Durchbrechungen 10 beispielsweise durch Fräsen, Sägen oder Bohren
nachträglich anzubringen.
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