DE60209800T2 - Bewegungssystem für schiebetor - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schiebetorbewegungssystem.
  • Ein Schiebetor umfasst normalerweise ein Tor, das eigentlich auf Rädern mit Kugel- oder Rollenlagern montiert ist, um sich translatorisch auf einer Führungsschiene oder einem Gleis entlang einer geraden Strecke zu bewegen, um einen Durchgang zu öffnen und zu schließen.
  • Bewegungsvorrichtungen, die das Schiebetor bewegen und einen Getriebemechanismus umfassen, der aus einer Kupplung zwischen einer Zahnstange und einem Zahnkranz besteht, sind bekannt. Die Zahnstange ist integral mit dem Tor ausgebildet und horizontal angeordnet über fast die gesamte Länge des Tores, und der Zahnkranz ist mit einem Untersetzungsgetriebe eines Elektromotors verbunden, der an einem Träger befestigt ist, der im Boden integriert ist. Die Achse des Zahnkranzes liegt im Wesentlichen im rechten Winkel zu der horizontalen Torbewegungsrichtung. Die US-A-4610109 offenbart ein derartiges Schiebetor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
  • Auf diese Weise treibt der Motor das Untersetzungsgetriebe an, wodurch der Zahnkranz zur Drehung und dessen Zähne zum Eingreifen in die Ausnehmungen der Zahnstange veranlasst werden, wobei die Zahnstangenzähne angestoßen werden. Als Ergebnis der drehenden Zahnkranzbewegung beginnt die Zahnstange, sich horizontal zu bewegen und, wegen der integralen Ausbildung mit dem Tor, zieht sie das Tor in die horizontale Bewegung.
  • Schiebetore sind im Allgemeinen sehr schwer. Einige Tore können ein Gewicht von 1500 kg erreichen. Aus diesem Grund, und weil die Zähne des Zahnkranzes direkt durch einen Frontaldruck auf die Zähne der Zahnstange wirken, ist ein sehr hohes Drehmoment erforderlich, um drehend die Zahnstange zu bewegen. Dementsprechend muss die Zwischenschaltung von Untersetzungsgetrieben zwischen der Antriebswelle und dem Zahnkranz vorgesehen sein.
  • Es sind andere Schiebetorbewegungssysteme bekannt, bei denen das Tor von einer Kette oder einem Riemen gezogen wird, der von einer Riemenscheibe oder einem motorisiertem Zahnkranz angetrieben ist. Auch in diesem Fall sollten Untersetzungsgetriebe zwischen der Antriebswelle und der Riemenantriebsscheibe vorgesehen sein.
  • Schiebetorbewegungssysteme entsprechend dem Stand der Technik haben eine Anzahl von Nachteilen.
  • Diese Bewegungssysteme sind zu kostspielig und schwerfällig, da ein Untersetzungsmechanismus zwischen der Antriebswelle und dem Zahnkranz, der die Torzahnstange oder -kette antreibt, vorgesehen ist. Des Weiteren ist der Untersetzungsmechanismus häufig Gegenstand der Abnutzung durch Reibung und erfordert eine Wartung und regelmäßigen Austausch.
  • Aus diesem Grund, um den Untersetzungsmechanismus nicht überzudimensionieren, werden bei Schiebetoren entsprechend dem Stand der Technik Hochleistungs-Elektromotoren verwendet, wie zum Beispiel Drehstrommotoren, die direkt aus dem Netz versorgt werden.
  • Jedoch setzt die Anwendung eines Drehstrommotors eine Versorgung des Motors über Stromkabel voraus, die durch das Tor hindurchführen und die Netzspannung übertragen (220–230 Volt). Dementsprechend, für den Fall, dass eines der Stromkabel nicht isoliert ist, würde sich diese auf das Tor entladen, das normalerweise aus Metall ist und ein guter Leiter werden würde, mit gefährlichen Folgen für jeden, der zufällig das Tor berührt.
  • Des Weiteren würde jede Unterbrechung in der Netzversorgung den Motorbetrieb und somit auch die Torbewegung verhindern.
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der Nachteile der bekannten Technik durch Bereitstellung einer kostengünstigen und einfachen Vorrichtung für die Schiebetorbewegung.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer derartigen Vorrichtung für die Schiebetorbewegung, die zuverlässiger und sicherer für den Nutzer ist.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer derartigen Vorrichtung für die Schiebetorbewegung, die sowohl vielseitig einsetzbar als auch anpassbar zur Montage an Schiebtore ist, die gegenwärtig auf dem Markt sind.
  • Diese Ziele werden entsprechend mit der Erfindung mit den Merkmalen erreicht, die in dem anhängenden Anspruch 1 aufgelistet sind.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Das Bewegungssystem gemäß der Erfindung ist geeignet zur Bewegung eines Schiebetors, wobei das Tor auf Rädern montiert ist, die auf einer geraden Schiene laufen. Das Bewegungssystem umfasst:
    • – eine gerade Schiene, die integral mit dem Tor ausgebildet ist
    • – Eingriffnahmemittel zur Eingriffnahme der Schiene, um eine horizontale Verschiebung des Tores zu bewirken, und
    • – Aktivierungsmittel zum Bewegen der Eingriffnahmemittel.
  • Die besondere Charakteristik der vorliegenden Erfindung wird dadurch verkörpert, dass die genannten Eingriffnahmemittel ein Rad mit einer Drehachse umfassen, die im Wesentlichen parallel zur horizontalen Richtung der Torbewegung verläuft. Ein derartiges Rad hat an seiner seitlichen umfänglichen Außenfläche Eingriffnahmeelemente, die die Schiene in Eingriff nehmen können, um die Schiene zu verschieben.
  • Die Eingriffnahmelemente werden vorzugsweise verkörpert durch einen Gewindegang oder radiale Stifte, die schraubenförmig angeordnet sind. Auf diese Weise wird ein ausgezeichnetes Untersetzungsverhältnis zwischen dem Rad und der Schiene erzielt. Daher wird nur ein sehr kleines Drehmoment zum Start der Drehung des Rades benötigt, das die Schiene in Eingriff nimmt. Aus diesem Grund kann das Rad für die Drehung durch eine Antriebswelle angetrieben werden, die direkt mit dem Rad in Eingriff steht, ohne dass ein Untersetzungsmechanismus zwischengeschaltet sein muss.
  • Außerdem kann bei diesem Bewegungssystem ein Gleichstrommotor eingesetzt werden mit großen Vorteilen bezüglich der Kosten, der Größe und der Sicherheit.
  • Weitere Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die sich lediglich auf beispielhafte und daher nicht beschränkende Ausführungsformen bezieht, die in den Zeichnungen dargestellt sind, von denen:
  • 1 eine Ansicht von oben ist, die schematisch das Schiebtorbewegungssystem entsprechend der Erfindung zeigt;
  • 2 eine axiale Schnittansicht einer Schnecke zeigt, die ein Teil des Bewegungssystems gemäß der Erfindung ist;
  • 3 eine Seitenansicht von rechts der 2 ist;
  • 4 eine axiale Teilschnittansicht ist, die die Schnecke zeigt, an ihrem Träger befestigt und mit der Antriebswelle gekoppelt;
  • 5 eine Perspektivansicht ist, die schematisch eine zweite Ausführungsform des Schiebetorbewegungssystems entsprechend der Erfindung zeigt;
  • 6 eine Radialschnittansicht ist, die entlang eines Stiftes des Rades der Bewegungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung aufgenommen ist;
  • 7 eine Schnittansicht ist, die eine andere Ausführungsform der Torschiene zeigt, die mit dem Torbewegungssystem entsprechend der Erfindung verwendet wird;
  • 8 eine axiale Teilschnittansicht ist, die eine andere Ausführungsform des Motors zeigt, der das Torbewegungssystem entsprechend der Erfindung antreibt.
  • Mit Hilfe der Darstellungen wird das Schiebtorbewegungssystem gemäß der Erfindung beschrieben.
  • Zunächst wird eine erste Ausführungsform der Erfindung mit Blick auf die 14 beschrieben.
  • 1 zeigt schematisch ein Tor, das mit der Nummer 1 bezeichnet ist. Das Tor 1 auf Rädern montiert, die sich entlang gerader Schienen in horizontaler Richtung des Doppelpfeils F1 drehen können. An dem Tor 1 ist integral eine Schiene 2 befestigt, die von gerader Form ist und sich fast über die gesamte Länge des Tors 1 erstreckt.
  • Die Schiene 2 umfasst mehrere Zähne 3, die voneinander durch mehrere Ausnehmungen 4 getrennt sind. Die Größe der Ausnehmungen 4 ist beispielsweise etwa 4 mm und die Ganghöhe zwischen einem Zahn 3 und dem nächsten ist etwa 12 mm und die Steigung des Schnittwinkels jedes Zahns 3 ist etwa 1,094°.
  • Eine Schnecke 5 ist drehbar an zwei Lagerhalterungen 6, 6' drehbar befestigt, getragen von einem Rahmen 7, der integral mit dem Boden ausgebildet ist. Die Schnecke 5 ist derart angeordnet, dass ihre Drehachse im Wesentlichen parallel zu der horizontalen Bewegungsrichtung des Tores 1 gehalten ist. Auf diese Weise greift die Gewindegänge 8 des Außengewindes der Schnecke 5 in die Ausnehmungen 4 der Schiene 2.
  • Die Schnecke 5 dreht sich um ihre eigene Achse mittels eines Elektromotors 9, der durch einen Tragrahmen 10, der im Boden integriert ist, gestützt wird. Da der Gewindegang 8 der Schnecke 5 in die Ausnehmungen 4 der Schiene 2 greift, verursacht eine Drehung der Schnecke 5 in Richtung des Pfeils F2 oder in die entgegengesetzte Richtung eine Verschiebung des Tores 1 in Richtung des Pfeils F1. Tatsächlich bewirkt ein Gleiten über die Seitenflächen der Gewindegänge 8 an der Schnittfläche der Zähne 3, die um etwa 1° geneigt ist, eine Vorwärtsbewegung der Schiene 2.
  • Wie in den 2 und 3 dargestellt ist, umfasst die Schnecke 5 ein Rad 11 mit einem im Wesentlichen zylindrischen Körper mit einem schraubenförmigen Gewindegang, der an der Seitefläche ausgebildet ist. Beispielsweise wird ein Rechtsgewinde verwendet mit einer Ganghöhe von 12 mm, derselben wie die Ganghöhe der Zähne 3 der Schiene 2. Die Dicke der Gewindegänge 8 beträgt etwa 3,6 mm, dies liegt leicht unter der Größe der Ausnehmungen 4 der Schiene 2, so dass die Gewindegänge 8 in die Ausnehmungen 4 der Schiene 2 eingreifen können. Der Gesamtaußendurchmesser der Schnecke 5 beträgt etwa 220 mm, aber dieser kann vergrößert oder verkleinert werden in Abhängigkeit von dem gewünschten Untersetzungsverhältnis.
  • In der Mitte des zylindrischen Körpers des Rades 11 ist eine Durchgangsöffnung 12 mit einer Längsnut 13 ausgebildet, zur Aufnahme einer Antriebswelle, die sich gemeinsam mit dem Rad 11 dreht. Wie 4 zeigt, ist eine Welle 14 innerhalb der axialen Öffnung 12 befestigt, die einen hervorstehenden Bereich 15 vorsieht, der in die Nut 13 eingreift. Die Welle 14 ist drehgelagert von Lagern 16, 16', die in Lagerhalterungen 6, 6' entsprechend angeordnet sind. Die Welle 14 kann die Welle des Motors 9 sein, oder kann mit der Welle 18 des Motors 9 durch eine Kupplung 17 verbunden sein ohne einen Untersetzungsmechanismus verwenden zu müssen.
  • Bei der Verwendung eine Anordnung zur Bewegung des Tores 1 wie der oben erläuterten, wird das kinematische Funktionsverhalten hauptsächlich von der Gleitreibung zwischen den Gewindegängen 8 der Schnecke 5 und den Zähnen 3 der Schiene beeinflusst. Dennoch kann in Übereinstimmung mit der Ganghöhe des verwendeten Gewindeganges ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis erzielt werden, dass eine Verwendung des Motors für einen direkten Antrieb der Schnecke ohne Verwendung eines Untersetzungsmechanismus gestattet.
  • Offensichtlich kann anstelle einer Schnecke mit einem kontinuierlichen schraubenförmigen Gewindegang eine Schnecke mit einem diskontinuierlichen schraubenförmigen Gewindegang verwendet werden, was bedeutet, dass ein Gewindegangabschnitt, der schraubenförmig angeordnet ist, in die Ausnehmungen 4 der Schiene 2 eingreifen kann.
  • Mit Bezug auf die 5 und 6 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung des Schiebetorbewegungssystems entsprechend der Erfindung dargestellt, bei der Elemente, die identisch mit denen sind oder denen entsprechen, die bereits in Bezug auf die erste Ausführungsform beschrieben wurden, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und ihre detaillierte Beschreibung wurde ausgelassen.
  • 5 zeigt eine Schiene, die integral mit dem Tor 1 ausgebildet ist, und eine Antriebswelle 18, die mit einem Rad oder einer Trommel 105 verkeilt ist, welche mit einer Rotationsachse im Wesentlichen parallel zu der Bewegungsrichtung des Tors 1 angeordnet ist. Das Rad 105 unterscheidet sich dabei wesentlich von dem Rad 5 der ersten Ausführungsform.
  • Das Rad 105 umfasst einen zylindrischen Körper 111, an dem mehrere zylindrische Stifte 108 vorgesehen sind, die radial von der Seitenfläche des zylindrischen Körpers 111 abstehen. Die zylindrischen Stifte 108 folgen einer schraubenförmigen Bahn entlang der Seitenfläche des zylindrischen Körpers 111. Jeder Stift 108 ist drehbar um seine eigene Achse an dem Radkörper mittels eines Käfigs 120 von Rollen 121 montiert, besser dargestellt in 6. Selbstverständlich können die Rollen 121 durch Kugellager ersetzt werden.
  • Der äußere Durchmesser jedes Stifts 108 liegt unter der Größe der Ausnehmungen 4 der Schiene 2. Folglich bewirkt eine Rotation des Rades 105 in Richtung der Pfeile F2 eine Verschiebung des Tores 1 in Richtung der Pfeile F1. In diesem Fall gibt es zwischen den Stiften 108 des Rades 105 und den Zähnen 3 der Schiene 2 eine Rollreibung, die bekanntlich viel geringer als Gleitreibung ist. Demzufolge ist diese Ausführungsform besonders vorteilhaft für den Fall, dass das Drehmoment, das vom Motor zu Verfügung gestellt wird, minimiert werden soll.
  • Durch Berechnungen und experimentelle Versuche, bei denen die beste Ganghöhe der schraubenförmigen Bahn der Stifte 108 ausgewählt wurde, und durch die Verwendung von Materialien mit geringem Reibungskoeffizienten, hat die Anmelderin erkannt, dass alles, was für das Bewegen eines Tores von etwa 1500 kg mit einem hohen Sicherheitsbereich erforderlich ist, ist ein Elektromotor mit einer Leistungsaufnahme von etwa 70 W.
  • Dementsprechend kann ein Gleichstrommotor verwendet werden, der mit einer Spannung in einem Bereich von 12 bis 24 V gespeist wird. Folglich wird in dem Motorsteuerungskasten ein Spannungstransformator vorgesehen sein, der die Netzspannung in eine Gleichspannung umwandelt, mit der der Motor betrieben werden kann. Außerdem wird der Motor mit einer Batterie verbunden, mit der er im Falle eines Netzausfalls betrieben werden kann.
  • Dies bringt eine Reihe von Vorteilen, wie zum Beispiel:
    • – höhere Energieeinsparung,
    • – kleinere Außenabmaße,
    • – geringere Motor- und Steuerungskosten,
    • – größere Sicherheit im Falle nichtisolierter Motorstromkabel,
    • – die Möglichkeit, den Motor über eine Hilfsbatterie zu betreiben.
  • 7 zeigt eine verbesserte Schiene 2, die integral mit dem Tor ausgebildet ist, bei der die Reibung in dem Schneckenbewegungssystem weiter reduziert werden kann. In dieser Variante der Ausführungsform ist in jedem Zahn 3 der Schiene eine Rolle 204 befestigt, die sich um eine Drehachse dreht, die im rechten Winkel zu der Drehachse des Rades 5, 105 der Schnecke angeordnet ist. Die Rollen 204 sind vorzugsweise aus Hartplastik wie zum Beispiel Polyamid hergestellt.
  • Genauer gesagt, ist jede Rolle 204 drehbar auf einem entsprechenden Stift 202 montiert, der mittels Presspassung mit einer zylindrischen Öffnung 201 in Eingriff steht, die in jedem Zahn 3 der Schiene ausgebildet ist. Der Stift 202 hat einen vergrößerten Kopf 203, um die Rolle 204 während der axialen Bewegung zwischen dem Stiftkopf und dem Ende des Zahns der Schiene zurückzuhalten.
  • Auf diese Weise bewirkt die Drehung der Schnecke 5 eine Rollreibung der Gewindegänge 8 mit den sich drehenden Rollen 204 der Schiene.
  • Auch wenn die Darstellungen einen Motor 9 mit einer Antriebswelle 18 in einer Achse mit der Schnecke 5 oder dem Rad 105, wie in 8 dargestellt, zeigen, kann eine Abwandelung vorgesehen sein, in der der Motor 9 über der Schnecke 5 oder dem Rad 105, das mit der Torschiene in Eingriff steht, angeordnet ist.
  • In diesem Fall sind auf einer Basis 301 zwei Halterungen 302 montiert, die eine vertikale Stütze 303 halten, an der zwei weitere Flansche 305, 304 befestigt sind, die eine Nabe 306 tragen. An dem Flansch 304 ist über der Nabe 306 eine einstellbare Halterung 318 montiert, die einen Motor 9 trägt. Die Antriebswelle 18 des Motors 9 trägt ein Ritzel 320, das eine Drehung eines Zahnriemens 319 bewirkt, und dieser Zahnriemen bewirkt eine Drehung einer Riemenscheibe 315.
  • Die Riemenscheibe 315 ist auf einer Achse 311 mittels einer Passfeder 314 verkeilt. Die Achse 311 ist drehbar mittels eines Lagers 307 in der Nabe 306 gelagert. Das andere Ende der Achse 311 ist mittels einer Passfeder 310 mit der Schnecke 5 oder dem Rad 105 verkeilt. Auf diese Weise liegt der Motor 9 über der Schnecke 5 oder dem Rad 105.
  • Zahlreiche Änderungen der Einzelheiten können im Rahmen der Möglichkeiten eines Fachmannes an diesen Ausführungsformen der Erfindung vorgenommen werden, die in jedem Fall unter den Schutzumfang der Erfindung gemäß den beigefügten Ansprüchen fallen.

Claims (13)

  1. Schiebetor mit einem Schiebetorbewegungssystem, wobei das Tor (1) auf Rädern montiert ist und auf einer geraden Schiene gleitet, wobei das Schiebetor mit einem Schiebetorbewegungssystem Folgendes umfasst: – eine gerade Schiene (2), die mit dem Tor (1) integral ausgebildet ist und mehrere Zähne (3) umfasst, die durch mehrere Ausnehmungen (4) voneinander getrennt sind; – Eingriffnahmemittel (5, 105) zur Eingriffnahme der genannten Schiene (2), um eine horizontale Verschiebung des Tores zu bewirken; und – Aktivierungsmittel (9) zum Bewegen des genannten Eingriffnahmemittel (5, 105), dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffnahmemittel (5, 105) ein Rad oder eine Trommel (11, 111) umfassen, das bzw. die eine Achse hat, die im Wesentlichen parallel zur horizontalen Verschiebungsrichtung des Tores verläuft, und Eingriffnahmeelemente (8, 108) aufweist, die an seiner bzw. ihrer seitlichen umfänglichen Außenfläche angeordnet sind, um die genannte Schiene (2) in Eingriff zu nehmen.
  2. Schiebetor mit einem Schiebetorbewegungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Eingriffnahmemittel eine Schnecke (5) umfassen und die genannten Eingriffnahmeelemente die Gewindegänge (8) des äußeren Gewindes der Schnecke sind und die Zähne (3) der Schiene mit einer leicht angewinkelten Schnittfläche angeordnet sind.
  3. Schiebetor mit einem Schiebetorbewegungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ganghöhe des Gewindes der Schnecke (5) im Wesentlichen die gleiche ist wie die Ganghöhe der Zähne (3) der Schiene und die Dicke jedes Gewindeganges (8) der Schnecke (5) ein wenig kleiner ist als die Größe der Ausnehmungen (4) der Schiene.
  4. Schiebetor mit einem Schiebetorbewegungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffnahmeelemente zylindrische Stifte (108) sind, die radial von der seitlichen Umfangsfläche des Rades (111) vorstehen und schraubenförmig entlang der seitlichen Umfangsfläche des Rades (111) angeordnet sind.
  5. Schiebetor mit einem Schiebetorbewegungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrischen Stifte (108) um ihre eigene Achse drehbar angebracht sind.
  6. Schiebetor mit einem Schiebetorbewegungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten zylindrischen Stifte (108) in Käfigen (120) von Rollen (121) oder Lagern angeordnet sind.
  7. Schiebetor mit einem Schiebetorbewegungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Rad (11, 111) um seine eigene Achse drehbar an Trägermitteln (6, 6'), die integral mit dem Boden ausgebildet sind, angebracht ist.
  8. Schiebetor mit einem Schiebetorbewegungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Kugellager (16, 16') zwischen den genannten Trägermitteln und dem genannten Rad (11, 111) angeordnet sind, um das Rad (11, 111) während der Drehung zu stützen.
  9. Schiebetor mit einem Schiebetorbewegungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einigen der Zähne (3) der genannten Schiene Rollen (204) drehbar montiert sind, deren Drehachse im Wesentlichen im rechten Winkel zu dem genannten Rad (11) verläuft, so dass bei Eingriffnahme mit den Eingriffnahmemitteln (8) des Rades (11) eine Rollreibung entsteht.
  10. Schiebetor mit einem Schiebetorbewegungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktivierungsmittel ein Elektromotor (9) ist, dessen Welle (18) direkt mit dem genannten Rad (11, 111) verbunden ist, um es zu drehen.
  11. Schiebetor mit einem Schiebetorbewegungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (9) so angeordnet ist, dass seine Welle (18) parallel zur Achse (311) der Eingriffnahmemittel (5, 105) verläuft, und dass ein Riementrieb (319) vorhanden ist, um eine Bewegung von dem Motor (9) zu der Achse zu übertragen.
  12. Schiebetor mit einem Schiebetorbewegungssystem nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Elektromotor ein Gleichstrommotor ist, der durch Gleichstrom im Bereich von 12 Volt bis 24 Volt aus einem Stromtransformator betrieben wird, der Netzwechselspannung in Gleichstrom umwandeln kann.
  13. Schiebetor mit einem Schiebetorbewegungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichstrommotor (9) an eine Batterie angeschlossen ist, so dass er auch dann mit Strom versorgt werden kann, wenn es zu einem Netzstromausfall kommt.
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