DE8007199U1 - Rohr-absorberbaueinheit, insbesondere fuer solarnutzungsanlagen - Google Patents

Rohr-absorberbaueinheit, insbesondere fuer solarnutzungsanlagen

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DE8007199U1 DE19808007199U DE8007199U DE8007199U1 DE 8007199 U1 DE8007199 U1 DE 8007199U1 DE 19808007199 U DE19808007199 U DE 19808007199U DE 8007199 U DE8007199 U DE 8007199U DE 8007199 U1 DE8007199 U1 DE 8007199U1
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    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/04—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
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    • F28F9/187—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by welding at least one of the parts being non-metallic, e.g. heat-sealing plastic elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/70—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits
    • F24S10/73—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits the tubular conduits being of plastic material
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44—Heat exchange systems

Description

A 3856 .:....· '..·'..' ·..'"■,.' 29. Februar 1980
vo/poe
Helmut Genkinger
Grundstraße 13
7293 Pfalzgrafenweiler
Rohr-Absorberbaueinheit, insbesondere für Solar- f;
nutzungsanlagen
Die Erfindung geht aus von einer Rohr-Absorberbaueinheit,
insbesondere für Solarnutzungsanlagen mit in den Rohren umlaufender Flüssigkeit als Wärmeträger, die aus zwei Teilab- | sorbereinheiten zusammengesetzt ist, die freistehend unmit- | telbar hintereinander angeordnet sind und jeweils aus hori- · zontal verlaufenden, an vertikalen Stützen gehaltenen Kunststoff-Absorberrohren bestehen, die an einem Ende mit einem
Kunststoff-Verteilerrohr und am anderen Ende mit einem Kunststoff-Sammelrohr leitend verbunden sind.
Eine derartige Rohr-Absorberbaueinheit kann als Gartenzaun
oder dgl. im Freien aufgestellt werden. Bei einer bekannten
Rohr-Absorberbaueinheit dieser Art sind die beiden Teilabsor- h bereinheiten zu beiden Seiten der vertikalen Stützen ange- 'f bracht, wobei die Abmessungen der Stützen den Abstand der
a 3856 ' '. ' : '.τ :z : -::
beiden Teilabsorbereinheiten bestimmen. Die horizontalen
Kunststoff-Absorberrohre der Teilabsorbereinheiten sind an
den vertikalen Stützen einzeln gehalte/i und dabei verstellbar geführt, um bei Temperaturerhöhungen eine entsprechende
Ausdehnungsbewegung ausführen zu können.
Diese einzelne Festlegung der horizontalen Kunststoff-Absorberrohre erfordert einen beachtlichen Teile- und Montageaufwand. Außerdem können die vertikalen Kunststoff-Verteiler-
rohre und die Kunststoff-Sammelrohre der beiden Teilabsorbereinheiten nicht an beiden Enden ortsfest angebracht werden. Dies erschwert aber den Anschluß der Rohr-Absorberbaueinheit an der Solarnutzungsanlage, was in der Regel über
Verbindungsrohre erfolgt. Selbst bei dieser aufwendigen,
verstellbaren Festlegung der beiden Teilabsorbereinheiten
an den vertikalen Stützen ist nicht sichergestellt, daß sich die horizontalen Kunststoff-Absorberrohre gleichmäßig ausdehnen und zusammenziehen können. Wenn dies aber nicht der Fall ist, dann wird das Aussehen der freistehenden Rohr-Absorberbaueinheit stark beeinträchtigt. Ein weiterer Nachteil liegt schließlich noch darin, daß die beiden Teilabsorbereinheiten der bekannten Rohr-Absorberbaueinheit nicht denselben Strahlungsverhältnissen der Sonne und denselben Strömungsverhältnissen der Luft ausgesetzt sind.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Rohr-Absorberbaueinheit
der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die im Aufbau einfächer ist und bei ortsfesten Kunststoff-Verteilerrohren und Kunststoff-Sammelrohren größere Ausdehnungsbewegungen der
horizontalen Absorberrohre abfangen kann, ohne dabei das Aussehen der Rohr-Absorberbaueinheit zu beeinträchtigen, und bei der beide Teilabsorbereinheiten dennoch gleichen Strahlungsund Strömungsverhältnissen ausgesetzt sind.
Diese Aufgabe wird bei einer Rohr-Absorberbaueinheit nach dem Oberbegriff des Anspruches T dadurch gelöst, daß die horizontalen Kunststoff-Absorberrohre der beiden Teilabsorbereinheiten mittels der vertikalen Stützen abwechselnd gegeneinander ausgelenkt und korbartig miteinander verflochten sind.
Die so korbartig miteinander und mit den vertikalen Stützen verflochtenen horizontalen Kunststoff-Absorberrohre können sich in horizontalen Ebenen ausdehnen und zusammenziehen, ohne das gleichmäßige Bild der Rohr-Absorberbaueinheit zu beeinflussen, da sich beide Teilabsorbereinheiten gleichförmig aber entgegengesetzt verändern. Es ist dabei nicht mehr erforderlich, daß das Kunststoff-Verteilerrohr und das Kunststoff-Sammelrohr an einem Ende der Teilabsorbereinheiten verstellen können muß. Da die horizontalen Kunststoff-Absorberrohre von Stütze zu Stütze abwechselnd einmal zur Vorderseite und zum anderen zur Rückseite der Rohr-Absorberbaueinheit hin versetzt sind, sind beide Teilabsorbereinheiten denselben Strahlungs- und Strömungsverhältnissen ausgesetzt.
Die optimale Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß die vertikalen Stützen in gleichförmigen Abständen zwischen den Kunststoff-Verteilerrohren und den Kunststoff-Sammelrohren angeordnet sind und daß jeweils zwei benachbarte vertikale Stützen mittels eines Steges zu einem Bügel miteinander verbunden sind, dessen Steg auf dem obersten horizontalen Kunstst.off-Absorberrohr der beiden Teilabsorbereinheiten aufliegt.
Die bügeiförmigen Stützen lassen sich nach einer weiteren Ausgestaltung dadurch an den Teilabsorbereinheiten festlegen, daß die vertikalen Stützen mittels Klemmschellen oder dgl. unter-
halb des untersten Kunststoff-Absorberrohres der beiden Teilabsorbereinheiten unverschiebbar festgehalten sind.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die vertikalen Stützen einen Kern aus Metallrohr, Metallstab oder dgl. und eine Kunststoff-Außenhaut, z.B. Kunststoffschlauch, Kunststoffbeschichtung oder dgl. aufweisen. Die so ausgebildeten Stützen weisen eine ausreichende Stabilität auf und erlauben eine Gleitbewegung der horizontalen anliegenden Kunststoff-Absorberrohre bei kleiner Reibung.
Eine Weiterbildung der Rohr-Absorberbaueinheit ist dadurch gekennzeichnet, daß die horizontalen Kunststoff-Absorberrohre in einer gleichmäßigen Teilung mit dem doppelten Durchmesser der Kunststoff-Absorberrohre an den Kunststoff-Verteilerrohren und den Kunststoff-Sammelrohren angebracht sind und daß die beiden Teilabsorbereinheiten in vertikaler Richtung um eine halbe Teilung gegeneinander versetzt sind. Die horizontalen Kunststoff-Absorberrohre liegen dann jeweils in der Mitte zwischen zwei vertikalen Stützen unmittelbar aufeinander, so daß keine zusätzlichen Halte- bzw. Führungsmittel an den vertikalen Stützen mehr erforderlich sind.
Der Anschluß der Rohr-Absorberbaueinheit an der Sonnennutzungsanlage kann nach einer Ausgestaltung dadurch erleichtert werden, daß die Kunststoff-Verteilerrohre und die Kunststoff-Sammelrohre an den beiden Teilabsorbereinheiten vertauscht sind und daß an einem Ende der Rohr-Absorberbaueinheit das Kunststoff-Verteilerrohr der einen Teilabsorbereinheit mit dem Kunststoff-Sammelrohr der anderen Teilabsorbereinheit miteinander leitend verbunden ist. Die beiden Verbindung,«;? iitungen von und zu der Sonnennutzungsanlage brauchen
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dann nur an ein Ende der Rohr-Absorberbaueinheit herangeführt zu werden.
Eine einfach herstellbare und dichte Verbindung zwischen
den horizontalen Kunststoff-Absorberrohren und den Kunststoff-Verteilerrohren bzw. Kunststoff-Sammelrohren läßt
sich nach einer weiteren Ausgestaltung dadurch erreichen,
daß die horizontalen Kunststoff-Absorberrohre durch thermoplastische Verformung in Bohrungen der Kunststoff-Vertei- f lerrohre und der Kunststoff-Sammelrohre eingeschweißt sind
und daß die Enden der Kunststoff-Absorberrohre im thermoplastischen Zustand mittels eines Spreizdornes oder dgl. | von der Innenseite der Kunststoff-Verteilerrohre und der h Kunststoff-Sammelrohre her aufgeweitet und als Widerlager
auf die Innenwandung derselben verformt sind. Diese Aufwei- $ tung am Ende der Kunststoff-Absorberrohre stellt sicher, f daß beim Einschweißen die Bohrung der Kunststoff-Absorber- ;, rohre nicht verkleinert wird.
Der Zusammenbau der beiden, vorzugsweise getrennte vorgefertigten Teilabsorbereinheiten zu der Rohr-Absorberbaueinheit |,; wird nach einer Weiterbildung dadurch vereinfacht, daß die i
w Anzahl der vertikalen Stützen geradzahlig und die Anzahl der |;
abgeteilten Felder ungeradzahlig ist. Die aufeinandergelegten $ξ Teilabsorbereinheiten werden durch Einführen der Stützen mit- j einander verflochten, wobei die Kunststoff-Absorberrohre abwechselnd nach der einen oder der anderen Seite ausgelenkt
werden. Die Zusammenfassung der Stützen zu einem Bügel mit
zwei Schenkeln und einem Steg ist dabei von Vorteil.
30
Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen darge- ■ stellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt: , 5
Figur 1 eine Teilvorderansicht einer als Gartenzaun verwendbaren Roh'r-Absorberbaueinheit, die aus zwei Teilabsorbereinheiten zusammengesetzt ist,
Figur 2 einen Querschnitt durch die Rohr-Absorberbaueinheit nach Figur 1, der die korbartige Verflechtung der beiden Teilabsorbereinheiten an den vertikalen Stützen erkennen läßt,
Figur 3 einen Querschnitt durch die Verbindungsstelle zwischen einem horizontalen Kunststoff-Absorberrohr und einem vertikalen Kunststoff-Verteiler- bzw. -Sammelrohr und
Figur 4 einen Querschnitt durch eine vertikale Stütze.
Anhand der Figuren 1 und 2 kann der Aufbau einer Rohr-Absorberbaueinheit nach der Erfindung erläutert werden. Zunächst werden zwei Teilabsorbereinheiten hergestellt, die ein vertikales Kunststoff-Verteilerrohr 10 und ein vertikales Kunststoff-Sammelrohr 20 aufweisen. Zwischen dem Kunststoff-Verteilerrohr 10 und dem Kunststoff-Sammelrohr 20 sind horizontale Kunststoff-Absorberrohre 11 bzw. 21 angeordnet, die jeweils in leitender Verbindung mit den vertikalen Kunststoff-Verteiler- bzw. -Sammelrohren stehen.
Die vordere Teilabsorbereinheit hat am linken Ende das Kunststoff-Verteilerrohr 10, während am rechten, nicht dargestell-
A 3856
• ·
Cfc
ten Ende ein Kunststoff-Sammelrohr 20 angeordnet ist. Die hintere Teilabsorbereinheit hat am linken Ende dagegen das Kunststoff-Sammelrohr 20, während am rechten, nicht dargestellten Ende ein Kunststoff-Verteilerrohr 10 angebracht ist. Die Kunststoff-Absorberrohre 11 sind Teil der vorderen Teilabsorbereinheit und die Kunststoff-Absorberrohre 21 Teil der hinteren Teilabsorbereinheit. Die beiden Teilabsorbereinheiten können daher an einem Ende der Rohr-Absorberbaueinheit hintereinandergeschaltet werden und zwar durch einfache Verbindung des Kunststoff-Verteilerrohres 10 der einen Teilabsorbereinheit mit dem Kunststoff-Sammelrohr 20 der anderen Teilabsorbereinheit. Das andere Ende der Rohr-Absorberbaueinheit wird über zwei Verbindungsleitungen mit der Solarnutzungsanlage verbunden. Diese beiden Verbindungsleitungen werden mit den zugeordneten Kunststoff-Verteiler- und -Sammelrohren verbunden.
Die horizontalen Kunststoff-Absorberrohre 11 und 21 sind in Figur 1 im Abstand zueinander gezeichnet, um ihre Verflechtung besser zu verdeutlichen. Die vertikalen Stützen 15 und 16 werden so eingeführt, daß die horizontalen Kunststoff-Absorberrohre 11 und 21 der beiden Teilabsorbereinheiten korbartig miteinander verflochten sind. Dabei sind zwei benachbarte vertikale Stützen 15 und 16 über einen Steg 17 jeweils zu einem Bügel vereinigt. Die Stütze 15 ist so eingeführt, daß die horizontalen Kunststoff-Absorberrohre 11 der vorderen Teilabsorbereinheit hinter der Stütze 15 und die horizontalen Kunststoff-Absorberrohre 21 der hinteren Teilabsorbereinheit vor der Stütze 15 liegen. Die Stütze 16 ist dagegen so eingeführt, daß die Kunststoff-Absorberrohre 11 der vorderen Teilabsorbereinheit vor der Stütze 16 und die Kunststoff-Absorberrohre 21 der hinteren Teilabsorbereinheit hin-
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ter der Stütze 16 liegen. Der Bügel mit den Stützen 15 und 16 wird so weit eingeführt, bis sein Steg 17 an dem obersten Kunststoff-Absorberrohr 11 der vorderen Teilabsorbereinheit anliegt. Die freien Enden der Stützen 15 und 16 stehen über das unterste Kunststoff-Absorberrohr 21 der hinteren Teilabsorbereinheit vor und können zur Befestigung im Erdreich od. dgl. verwendet werden. Damit sich die Stützen 15 und 16 an der Rohr-Absorberbaueinheit nicht verstellen können, sind unterhalb des untersten Kunststoff-Absorberrohres 21 Klemmschellen 18 oder dgl. angebracht, die die Stützen 15 und 16 unverschiebbar festlegen.
Wenn die horizontalen Kunststoff-Absorberrohre 11 bzw. 21 der vorderen bzw. der hinteren Teilabsorbereinheit in einer gleichmäßigen Teilung mit dem doppelten Durchmesser der Kunststoff-Absorberrohre angebracht sind und wenn die vordere und die hintere Teilabsorbereinheit in vertikaler Richtung um eine halbe Teilung gegeneinander versetzt sind, dann lassen sich die beiden Teilabsorbereinheiten so miteinander verflechten, daß jeweils in der Mitte zwischen zwei Stützen 15 und 16 bzw. in der Mitte zwischen der ersten bzw. letzten Stütze und den abschließenden Kunststoff-Verteiler- und -Sammelrohren die Kunststoff-Absorberrohre 11 und 21 unmittelbar aufeinander liegen, wie mit den Bezugszeichen 12 angedeutet ist. Auf zusätzliche Halte- bzw. Führungsmittel für die Kunststoff-Absorberrohre an den Stützen kann dann verzichtet werden.
Von Vorteil ist es, wenn die Anzahl der vertikalen Stützen und 16 geradzahlig ist und die Teilabsorbereinheiten in eine ungeradzahlige Anzahl von Feldern unterteilt ist. Dann können die getrennt vorgefertigten Teilabsorbereinheiten aufeinandergelegt und allein durch die Einführung der vertikalen Stüt-
• · 4
• *
zen miteinander verflochten werden. Betrachtet man die An- ,
sieht der Rohr-Absorberbaueinheit nach Figur 1, dann ist χ
deutlich erkennbar, daß für jedes Kunststoff-Absorberrohr '■
11 und 21 der vorderen und der hinteren Teilabsorbereinheit |
gleiche Strahlungs- und Strömungsverhältnisse für Sonne und |
Luft gegeben sind. Dies bedingt eine gleichmäßige Ausdehnung |
bzw. Zusammenziehung der horizontalen Kunststoff-Absorberroh- ' re. Die Stellbewegungen erfolgen gleichmäßig und entgegengesetzt in horizontalen Ebenen. Dies führt stets zu einem
gleichförmigen Aussehen der Rohr-Absorberbaueinheit.
In Figur 3 ist eine Verbindungsstelle zwischen einem horizon- ;
talen Kunststoff-Absorberrohr 11 mit einem vertikalen Kunst- r
stoff-Verteilerrohr 10 gezeigt. Pro Verbindungsstelle ist in %
das Kunststoff-Verteilerrohr 10 eine Bohrung 14 eingebracht, |
die im Durchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des |
Kunststoff-Absorberrohres 11. über Heizspiegel werden die \
Wandung der Bohrung 14 und der Außenumfang am Ende des Kunst- ; stoff-Absorberrohres 11 erwärmt und plastisch gemacht. Danach
wird das Ende des Kunststoff-Absorberrohres 11 in die Bohrung ■
14 eingesteckt. Dabei werden Teile des Materials verschoben !·
und bilden eine Wulst 13. Die Stirnfläche des Kunststoff-Ab- §
sorberrohres 11 wird im Innern des Kunststoff-Verteilerrohres i'
10 mittels eines Spreizdornes oder dgl. verformt und gegen die ;;
Innenwandung des Kunststoff-Verteilerrohres 10 gedrückt. Dabei f
entsteht ein Widerlager 19, das das Kunststoff-Absorberrohr 11 ; am Kunststoff-Verteilerrohr 10 zusätzlich festlegt. Außerdem
ist sichergestellt, daß die Bohrung des Kunststoff-Absorberrohres 11 bei diesem Schweißvorgang nicht verkleinert wird.
Beim Abkühlen der plastifizierten Bereiche des Kunststoff- [ Absorberrohres 11 und des Kunststoff-Verteilerrohres 10 wird
eine eindeutige und dichte Verbindung erreicht. ·;
Wie der Querschnitt nach Figur 4 zeigt, werden die Stützen 15 und 16 aus einem Kern 23 aus Metallrohr, Metallstab oder dgl. ausreichender Festigkeit hergestellt. Auf diesen Kern 23 ist eine Kunststoff-Außenhaut 22 aufgebracht, die als
Kunststoffschlauch, Kunststoffbeschichtung oder dgl. ausgebildet sein kann. Diese Kunststoff-Außenhaut 22 verkleinert die Reibung der Kunststoff-Absorberrohre 11 und 21 an den Stützen 15 und 16.

Claims (9)

A 3856 ·· — ·· 1 ~.. ·.' A η s ρ r ü c he :
1. Rohr-Absorberbaueinheit, insbesondere für Solarnutzungsanlagen, mit in den Rohren umlaufender Flüssigkeit als
Wärmeträger, die aus zwei Teilabsorbereinheiten zusammengesetzt ist, die freistehend unmittelbar hintereinander angeordnet sind und jeweils aus horizontal verlaufenden, an vertikalen Stützen gehaltenen Kunststoff-Absorberrohren bestehen, die an einem Ende mit einem Kunststoff-Verteilerrohr und am anderen Ende mit einem Kunststoff-Sammelrohr leitend verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die horizontalen Kunststoff-Absorberrohre (11,21)
der beiden Teilabsorbereinheiten mittels der vertikalen Stützen (15,16) abwechselnd gegeneinander ausgelenkt und korbartig miteinander verflochten sind.
2. Rohr-Absorberbaueinheit nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die vertikalen Stützen (15,16) in gleichförmigen Abständen zwischen den Kunststoff-Verteilerrohren (10) und den Kunststoff-Sammelrohren (20) angeordnet sind und
daß jeweils zwei benachbarte vertikale Stützen (15,16)
mittels eines Steges (17) zu einem Bügel miteinander verbunden sind, dessen Steg (17) auf dem obersten horizontalen Kunststoff-Absorberrohr (11) der beiden Teilabsorbereinheiten aufliegt.
3. Rohr-Absorberbaueinheit nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die vertikalen Stützen (15,16) mittels Klemmschellen (18) oder dgl. unterhalb des untersten Kunststoff-Absor-
berrohres (21) der beiden Teilabsorbereinheiten unverschiebbar festgehalten sind.
4. Rohr-Absorberbaueinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die vertikalen Stützen (15,16) einen Kern aus Metallrohr, Metallstab oder dgl. und eine Kunststoff-Außenhaut, z.B. Kunststoffschlauch, Kunststoffbeschichtung oder dgl. aufweisen.
10
5. Rohr-Absorberbaueinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die horizontalen Kunststoff-Absorberrohre (11,21) in einer gleichmäßigen Teilung mit dem doppelten Durchmesser der Kunststoff-Absorberrohre (11,21) an den Kunststoff-Verteilerrohren (10) und den Kunststoff-Sammelrohren (20) angebracht sind Und
daß die beiden Teilabsorbereinheiten in vertikaler Richtung um eine halbe Teilung gegeneinander versetzt sind.
6. Rohr-Absorberbaueinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kunststoff-Verteilerrohre (10) und die Kunststoff-Sammelrohre (20) an den beiden Teilabsorberein-
heiten vertauscht sind und
daß an einem Ende der Rohr-Absorberbaueinheit das Kunststoff-Verteilerrohr (10) der einen Teilabsorbereinheit
mit dem Kunststoff-Sammelrohr (20) der anderen Teilabsorbereinheit miteinander leitend verbunden ist.
7. Rohr-Absorberbaueinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
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daß die horizontalen Kunststoff-Absorberrohre (11,21) durch thermoplastische Verformung in Bohrungen (14) der Kunststoff-Verteilerrohre (10) und der Kunststoff-Sammelrohre (20) eingeschweißt sind und daß die Enden der Kunststoff-Absorberrohre im thermoplastischen Zustand (11,21) mittels eines Spreizdornes oder dgl. von der Innenseite der Kunststoff-Verteilerrohre (10) und der Kunststoff-Sammelrohre (20) her aufgeweitet und als Widerlager (19) auf die Innenwandung derselben verformt sind.
8. Rohr-Absorberbaueinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Durchmesser der Bohrungen (14) in den Kunststoff-Verteilerrohren (10) und den Kunststoff-Sammelrohren (20) kleiner ist als der Außendurchmesser der Kunststoff-Absorberrohre (11,21) .
9. Rohr-Absorberbaüeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anzahl der vertikalen Stützen (15,16) geradzahlig und die Anzahl der abgeteilten Felder ungeradzahlig ist.
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