DEP0002194BA - Method and device for the continuous drilling and removal of undisturbed soil cores - Google Patents

Method and device for the continuous drilling and removal of undisturbed soil cores

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DEP0002194BA
DEP0002194BA DEP0002194BA DE P0002194B A DEP0002194B A DE P0002194BA DE P0002194B A DEP0002194B A DE P0002194BA
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Germany
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pipe
openings
lines
cylinder
liquid
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German (de)
Inventor
Hans Dr.-Ing. Lorenz
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Description

0A-BO01485*313,51 0 A-BO01485 * 313.51

Professor Dr.-lJag, Haas Lor@E»Professor Dr.-lJag, Haas Lor @ E »

Torrichtunjf sum fortlaufenden Bohren uaö E&tß@hm®iä, ungestörter Bodenkerne,Torrichtunjf sum continuous drilling uaö E & tß @ hm®iä, undisturbed soil cores,

Die Urf ladung hat ®s βloh zur Aufgabe gestellts eine fortlaufende Entnahm® ungestörter Bod®ak@me gu ermögliche»! und »war unabhängig von der Besohaff©iüi©it des Bodens«The initial charge has set the task to s allow continuous removal of undisturbed Bod®ak @ me gu »! and "was independent of the grooming of the ground"

Während dl® Entnahme ungestörter Bodenkern@ bei mittleren und schweren Sonbödeia @<,3, mittels besonderer lEtnal3um@gerite bei 3@äesataligea Ausfahren Surohführbar ist, T@rs®gt dieses ?©r» fahrest bei weichen Tonbödea wa& insbesondere bei Sandboden. Di® In der Bohrtechnik fttr Bohrungen in fön« und Sandböden benutstea Spälferfahrea ermöglioiien ebenfalls keine brauchbare Sn.tnahme von Bodenk@xnsn fürWhile dl® removal of undisturbed soil core @ in medium and heavy Sonbödeia @ <, 3, by means of special lEtnal3um @ gerite with 3 @ äesataligea extension Suroh is feasible, T @ rs®gt this? © r »drive in soft clay soilea wa & especially in sandy soil. DI® In the FTIR Drilling holes in hair dryer, "and sandy soils benutstea Spälferfahrea also ermöglioiien no useful Sn.tnahme of Bodenk @ xnsn for

Gemäß dtr Erfindung wird vorgesohlagea,, eiaeii Zylinder mit schaeidenförmigea Schuli am tmttrsa Eüd® durch bis Über Tage geführt θ j alt dem oberen Hand dee Zylinderma&tals ver buad@n@s sussaamensstsbarög höhle Druckrohres die den freien Ianeaqu@rschB.itt des «yliadermantslB nicht b®elnträohtig@n; ab-According dtr invention is vorgesohlagea ,, eiaeii cylinder schaeidenförmigea Schuli out on tmttrsa Eüd® by up above ground θ j old upper hand-dee Zylinderma & tals ver buad @ s @ s sussaamensstsbarög cave pressure pipes s free Ianeaqu@rschB.itt of "yliadermantslB not b®elnträohtig @ n ; away-

satzweisein sets

Bas Abg@ak©n wird alt od@r olmt Drehen des 2yliad®rs durch Spü.1-flüssigkeit ermöglicht, die dmroh Leituagea abwärts geführt und aus in um hohlen EyIInder angeordnet en Kamera durch In lih® selnea uaterea Bildes nach au@@n führend® ÄUBtrittsSffsxmfea gedriiokt wird, Baduroh wird d@r Bö&@j& im Bereich d@r Austritt®-» Öffnungen ohne Beeinträchtigung der Beschaff einheit das Bodeas unterhalb der Schneid® so weitgehend aufgelockert, daß das Abs@ak@a durch Anwendung axialen Druckes oder eines Drehmomente© Ton üb ar $®,g® her ersöglicht wirde Bas Abg @ ak © n old od @ r olmt turning of the 2yliad®rs is made possible by flushing liquid, which is guided downwards and out of the camera arranged around hollow eyes by In lih® selnea uaterea image to the outside. n leading® ÄUBtrittsSffsxmfea is pressed, Baduroh is d @ r Bö & @ j & in the area d @ r Austritt®- »openings without impairing the procurement unit, the bodeas underneath the Schneid® so largely loosened that the Abs @ ak @ a by application is axial Pressure or a torque © tone via ar $ ®, g® is made possible e

lat ®s, die s&ltliohsK AuetrittsöXfaungea oberhalb Schaeiil® so amsuordaeia* daS k®ia@ Spülflüssigköit imterlat ®s, the s & ltliohsK AuetrittsöXfaungea above Schaeiil® so amsuordaeia * daS k®ia @ rinsing liquid köit imter

die Söhneide tritt f weil dadurch die Beschaffenheit des als Profee au entnehmenden Erdreiches verändert würde» JNaöh Absenken des Jäylinders um die Länge des zu entnehmenden Bohrkern©! wird die Zufuhr -weiterer SpttlflÜssigkeit dur©h die genannten Leitungen gedrosselt und nunmehr Spülflüssigkeit durch die anderen Leitungen in eine zweite Kammer des Zylinders und durca nach innen führende Austrittsöffnungen aweoJts Abtrennens des Boäenkernes herausgedrückt»the Söhneide occurs because f would thereby changing the nature of the Profee au gather ends soil "JNaöh lowering the Jäylinders the length of the core sample to be taken ©! the supply of further flushing liquid is throttled through the lines mentioned and now flushing liquid is pressed out through the other lines into a second chamber of the cylinder and through inwardly leading outlet openings in response to the separation of the boae core »

Die abgetrennten Bodenkerne werden durela die aufwärts gerichtete Bewegung der Spülflüssigkeit, die über fage aus dem Bokrloek aus flieits zn Tage gefordert.Durela The removed soil cores, the upward movement of the washing liquid, which claimed over fage from the Bokrloek from flieits zn days.

Burck die thixotrope Eigenschaft der speaifisck scii^eren Spül-. flüssigkeit j die aus einer Mischung von Wassers Bentonit und Schwerspat oder anaeren geeigneten stoffen besteht, werden die Probenkerne mit einer festen Filmschicht ttiagebens die ein Zerfallen des Kernes auch -..ei Zusammensetzung aus leichtem fön oder baud verhindert und gleichzeitig auch seinen natürlichen Feuchtigkeitsgehalt aufrecht erhält«Burck's thixotropic property of the speaifisck scii ^ eren flushing. liquid j appropriate from a mixture of water bentonite and barytes or anaeren materials is that sample cores are provided with a fixed film layer s ttiageben the disintegration of the core and - .. ei composition of lightweight hair dryer or baud prevented and at the same time also its natural moisture content erect receives «

Des weiteren verhindert diese Spülflüssigkeit infolge ihres hohen spezifischen Gewichtes auch ein Abbröckeln oder Einstürzen der unversehrten Bohrlochwandung» da der Innendruck der Spülflüssigkeit größer ist als der seitliche Erddruck·Furthermore, due to its high specific weight, this rinsing liquid also prevents it from crumbling or collapsing the intact borehole wall »since the internal pressure of the drilling fluid is greater than the lateral earth pressure ·

Wird das spezifische Gewicht der Spülflüssigkeit durch entsprechende bemessung des Sehwerspatausatses oder eines geeigneten andern Mittels1 groSer gewählt als das der Bodenkerne, werden die Bohrkerne nach dem Abtrennen auch ohne Aufwärtsbewegung der Spülflüssigkeit lediglich durch Auftrieb über 3?ag@ gefördert»Is the specific gravity of the rinsing liquid 1 is selected groser by appropriate dimensioning of the Sehwerspatausatses or a suitable other means than that of the soil cores, the cores after separation also be ag without upward movement of the washing liquid by buoyancy only about 3? @ Promoted "

Die Bohrkerne erhalten vorzugsweise eine länge% die etwa das 1*25-fache ihres Durchmessers beträgt. Bei einem lichten Durchmesser, des Zylinders von z.B. 12 ea werden die Bodenkerne dementsprechend in Längen von etwa 15 cm abgetrennt. Das neue Verfahren erübrigt eine kostspielige Verrohrung der Bohrlöcher und ein standiges Ausfahren des Bohr- und 'Entnahmegerätes avsee&s Entnahme der jeweils abgetrenntest Bohrkeime·The drill cores are preferably given a length % that is approximately 1 * 25 times their diameter. With a clear diameter of the cylinder of, for example, 12 ea, the soil cores are correspondingly separated in lengths of about 15 cm. The new process eliminates the need for costly piping of the boreholes and constant extension of the drilling and removal device avsee & s removal of the respectively separated drilling germs

Das neu® Verfahren 1st auch für Bohrtiefen g*B* bis au 100 m anwendbar, solange kein gewachsener Fels angetroffen wird· Ebenso kann das aeue Verfahren auch dass Anwendung finäexis es weniger auf sorgfältige Entnahme ungestörter Proben als auf ein schnelles läieäerbrlngen einer Bohrung ankomßit {Brunn&n~f Pfahlbohrung-o·dgl·)· im 'diesem Falle werden öie sacfo außen führenden Austrittst* ff nungen in der Eylinäer!«andURg möglichst tief und nach unten wirkend angeordnet, um eine starke freispülung eier Gchneiüe au erwirken«The 1st New® method for drilling depths g * B * to 100 m au applicable as long as no bedrock is encountered · Likewise, the AEU method also that application finäexi s it ankomßit less undisturbed on thorough removal of samples as a fast läieäerbrlngen a bore {Well & n ~ f pile drilling-o · the like ·) · in this case , the sacfo outside leading outlet openings in the Eylinäer ! "AndURg arranged as deep as possible and acting downwards in order to achieve a strong flushing of the eggs."

In der Zeichnung ist eine zur BurciafUJborung des Verfahrens geeignete Vorrichtung beispielsweise dargestellt» Es stellen darThe drawing shows, for example, a device suitable for burial of the process. It represent

Abb* 1 das Gerät Im L&ngsacimittFig * 1 the device in the L & ngsacimitt

Äbb» 2 das gleich© Gerst im Horiaontöleehßitt H-II der Abbe1 Abb » 2 the same © Gerst in Horiaontöleehßitt H-II of Abb 1

Abb« 3 das gleiche Gerät im Horisontalaotaitt XII-XII der Abb. 1Fig «3 the same device in the horizontal direction XII-XII of Fig. 1

Abb«' 4 das gleiche Gerst Im Eoriaüntalachiiltt IV-IV der Abb« IFig '' 4 In the same Gerst Eoriaüntalachiiltt IV-IV of fig "I

Die genannten ,Abbildungen neigen das eigentliche Kernbökr« gerät (1 bis 12) mit ue» AnschluS an die aufgehenden Bruckrohree Pm unteren Snöe äes Gerätes befindet eich ©ine SchuffcHöeJaneide 2-13as Gerrit besteht aus den beiden gegeneinander vsrschraubbaren Hülsen 1 und 3» !>-<-e Verbindung stellt dsfö Gewinde 4 dar* d D'u-roß eine Trennwand 5 «erden zwischen den Teilen ©usssen und innen z-^eX Kammern 6 und 7 alsgetreüßt« Von der Kanmex tritt'die durcto die Rohrleitung 8 eingepreßt© spUlflUssigkeit durch die öffnungen 10 nach außen und fcev-iirkt das Fr eis pillen eier schneide zwecks Ab senk ens -des Gerätes, %'ährens3 durch die öffnungen 11 ,die durch die Rohrleitung 9 @ing@preilte !flüssigkeit nach innen tritt und in ,jeder gewünschten stellung des Gerätes den JCern 14 von des» darunter verbleibenden Bodeateii 15 abtrennt. Sollen möglichst ungestörte'Bodenproben, entnoaaßen werden·, läßt man. die öffnungen 10 in gö^issör &ah& über der schneide 2 aUuden, s«4dsS eine Beeinträchtigung des Materials unterhalb der Sehneids nicht eintreten itann. Komist es hingegen nur darauf an, die Bohrungen iflögllciist schnell heruhterzutrelben, und legt man keinen großen ;' ert auf die BescMffeniteit des Boden&ernes, dann werden dieThe mentioned figures tend the actual Kernbökr "device (1 to 12) with ue" Anschlus to the rising Bruck pipes e Pm lower Snöe äes device is calibrated © ine SchuffcHöeJaneide 2- 13a S Gerrit consists of the two against each other vsrschraubbaren sleeves 1 and 3 "! > - <- e connection provides dsfö thread 4 is * d D'u-Ross a partition 5 'ground © usssen between the parts and inside z ^ eX chambers 6 and 7 alsgetreüßt "From the Kanmex tritt'die durcto the pipeline 8 Injected flushing fluid through the openings 10 outwards and the ice cream pills eggs cut to lower the device, through the openings 11, which flowed through the pipeline 9 @ ing @! in any desired position of the device separates the core 14 from the body 15 that remains underneath. If so undisturbed 'soil samples are to be removed from the water, they are left. the openings 10 in gö ^ issör & ah & above the cutting edge 2 aUuden, s «4dsS an impairment of the material below the tendon cannot occur. On the other hand, it is only a matter of dodging the bores quickly, if one does not make a large one ; If the floor is visited, they will

Claims (1)

10 tiefer angeordnet, so daB <äie Spülflüssig*10 arranged lower so that there is no rinsing liquid * keit auch unter die schneiete treten kanu*ability to step under the snow canoe * Durcto öle gewindeverbindung 12 1st das vorsteixenä beschriebene ©erät mit öem Druckrohr 15 von etwas grÖSerefa lichte» Durchmesser eis dem licfetea Durchmesser der Schneide 2 verbunden und &ird geaäg äem fortschreitenden AbsesJcen durch Aufsetzen neuer Eohrtöuren 15 stets bis über Tage verlängert* per größere lichte Durchmesser dös Hokres 13 verhindert die *;anöreibuiig an dem nach aufwärtsgeh end en B©äextfcer"n 14-· Iberiaö werden die Eofer« leitungen 16 und 17 3.B» durch Überwurfmuttern 18 en den Verbindungsstellen der Boar© angeschlossen. Die Roferleituagen 1€ und 17 sind über llage 36 für eich «usewaengefaßt tmd iurefe Ventile an eine oder awel Druckpumpen attgeachlösaen· Am oberen lade der EöMre 13 ist ein iCopf aufgeaetat, durch a@& die Rohr© 13t 16 und 17 und dfeiait, dss am uateren &nue befiß-dliche Gfrät (1 bis 1.2) heruntergedrückt werü&n können? Au@erd.ea ist is dies®, Kopf @in Auslauf und eine Fangvorrichtung1für ä&n mtwnrt®ge-1 ei te ten Kern 14 vorgesehen· Erfolgt das Absenken "bei gleichsei tigern Drehen öes Zylinders» so wird das Drebiaoaient über das Reifer 13 auf die in diesem Fall »&hr;fönalg ausgebildete schneide ; übertragen» .Durcto oil thread connection 12 If the device described above is connected with a pressure pipe 15 of a slightly larger clear diameter ice to the licfetea diameter of the cutting edge 2 and, as the abscess is progressing, is always lengthened for days through the application of new ears 15 * with larger clear diameters Hokres 13 prevents the *; anöreibuiig on the upward b © äextfcer "n 14- · Iberiaö the Eofer« lines 16 and 17 3.B »are connected by union nuts 18 to the connection points of the Boar ©. The Roferleituagen 1 € and 17 are about l l age 36 for custody "usewaengefaßt tmd iurefe valves on one or awel pressure pumps attgeachlösaen · at the upper loading the EöMre 13 is a iCopf aufgeaetat by a @ & pipe © 13t 16 and 17 and dfeiait, dss on uateren & nue Determined devices (1 to 1.2) who can be pushed down? Au@erd.ea is this®, head @in the outlet and a safety device 1 for the outside core 14 provided · Done The lowering "with equilateral rotation of the cylinder" so the Drebiaoient is over the ripener 13 on the in this case formed »&hr; fönalg cutting edge; transfer" . Am oberen Sridö üva Bohrloches wird jsweciflaaBig eiaa ~;chutsrohr von grSwserem Purc-hwesser als das Druckrohr 1? stur Sicherung 4er Bohrlochv/andunu vorgesehen. Es ist ausreichend, ö.ies@s .,-cto'utsrohr in einer ÜBge von etwa 3 - 4 m auszubilden* Anstelle der Hohrleitungen 16 und 17 ks\nn die spillfliiasigkelt .?;uch durch, ά&η Ewieohenrauat zwischen des» Rohr 13 un-d eines etwas gxtt&ezen Eöhr abwärtsgepreät w®xüQn° Der Zwischenraum auö au äiöseia iSweek durch liäögswäaaö in Eatffiaerii unterteilt sein» wovon eine Kaiamer au den Uiimingea 1ü> ile aadere zu des öffcung« 1 1At the upper Sridö üva borehole there is a chuts pipe of greater purity than the pressure pipe 1? stubborn securing 4-hole v / andunu provided. It is sufficient to form ö.ies@s., - cto'utsrohr in an overhang of about 3 - 4 m * Instead of the pipes 16 and 17 ks \ nn the spillfliiasigkelt.?; Uch through, ά & η Ewieohenrauat between the »pipe 13 un-d a bit gxtt & ezen Eöhr downward prreät w®xüQn ° The space auö au äiöseia iSweek be divided into Eatffiaerii by liäögswäaaö »of which a Kaiamer au den Uiimingea 1ü> ile aadere zu des öffcung« 1 1 β Verfahren susa fortlaufenden Bohren und Entnehmen ungestörter ^ dadurch gekennzeichnet f daB eisβ method Susa continuous drilling and removing undisturbed ^ characterized f DAB ice Zylinder mit einem schneiden fUrsaigea fcehufe, as* unteren durch bis über Tage geführt© alt dem Queren Kanö des Zylinders verbundene t zukaattaensetabare Druckrohr© afc~ satzweise abgeserJct »-i.ro.,, «cbei. das Absenken durch SpUlflüssigkeit ermöglicht ird, die cfurefe. Leitungen und Kammern und von da in nach außen führende Austrittsuffnungen in . chneicienn<-'.hQ gedrü ■&% ^ird» und t:aS nsoh jedös«· rarlifem Absengten des Zvlimiere durch andere Leitungen und KsdMaern äpülflüssigkeit aus nach innen führenden Austritte Öffnungen a^ecks Abtrennens oes »odenkernes herausgedrückt λ ir do Cylinder with a cut fUrsaigea fcehufe, as * bottom © through to more than days old the crossing Kano of the cylinder connected t zukaattaensetabare pressure pipe © afc ~ sets abgeserJct "-i.ro. ,," CWhen. the lowering by flushing liquid enables the cfurefe. Lines and chambers and from there in to the outside leading outlet openings in. chneicienn <- '. hQ gedrü ■ &% ^ ird »and t: as nsoh jedös« · rarlifem singeing of the Zvlimiere through other lines and KsdMaern rinsing liquid from inwardly leading outlets openings at the corner of separation oes »the core is pressed out λ ir do Verfahren nach Anspruch I9 dadurch gekennaeictatet» 2i«ec.is Entnahme ungestörter üudenkerne die Spülflüssigkeit ob er h: Ib der ...chneiöe ohne Beeinträchtigung des unterhalb der '.ichntsiae liegenden materials nach auSan gedrückt wird«Method according to claim I 9 characterized by "2i" ec.is removal of undisturbed oil nuclei the rinsing liquid whether it is pushed outwards without impairing the material lying underneath the ".ichntsiae" Verfahr©» nach Anspruch 1, dadurch geÄe&nxeuchnet,, aeS dis Spül flüssigkeit durch möglichst tief und. nach unten -.--ir-.iende Austritte öffnungen nach müssen gedruckt »Ird, «enn es lediglich auf ein schnelles Merunterbringen der BohrungMethod according to claim 1, characterized in that the flushing liquid is as deep and as possible. downward -.-- ir-.iende outlets openings must be printed "Ird," if it is only a quick merging of the bore Verfahre» nach den Ansprüchen 1 "bis 3» ds.--durchProceed »according to claims 1" to 3 »ds .-- through uaß die abgetrennten Bodöi^kerne durch die der spill flüssigkeit au Tage gefordertThe separated bodoi ^ kernels were challenged by the spill liquid for days 5« Verfahren naoh den Ansprüchen 1 bis 4» dadurch geicenn zeichnet, ciaä Spüli'lÜSBigkeit aogliehst hohen speaifi G-ewichtes Verwendung finaet«5 «Process according to claims 1 to 4» characterized by the fact that rinsing fluid is also extremely efficient G-weight use finaet " 6* Verfahren nach den Ansprüchen 1 bia b9 daäurcfe gekennzeichnet, daß das sspezifitohe CK-^icbt der Sptilflüasiglceit Se Β« durch entsprechende ,Beaeasung cies Sch oder ähi/licLer ixtlel größer als das der üodeiiJcerne wirö» so da^i diese nscfc dem Abtrennen .A.n de a mit6 * Method according to claims 1 bia b 9 daäurcfe characterized that the specific CK- ^ icbt of the Sptilflüasiglceit Se Β "by appropriate, Beaeasung cies Sch or ähi / licLer ixtlel larger than that of the üodeiiJcerne wirö" so that ^ i this nscfc dem Split off . A .n de a with flüssigkeit angefüllten 'Bohrloch selbsttätig nach ©i3@nfluid-filled 'borehole automatically according to © i3 @ n Oerit zur Uurahführung des Verfahrens nach den .Anspruches 1 fels β, gskemiseichziet durok elnea doppelwandig«*! Zyllntä«Oerit for the Uurahführung of the process according to the .spruches 1 rock β, gskemiseichziet durok elnea double-walled «*! Zyllntä « dessen unteres Ende als sch: exuerif'<$rsjig^p" Schalt ausgebildet ist imö dessen, hohler Mantel zveX &&saaet&y&tess® für SpUIfitiSÄlgkeit ties it«tt voa cleaen das tine su la öeimeideaa&is! liegende®t ßacte müssen.dEOhrenden Austrittsöffnungen 'und das ssweite zu ßacii Innen fÜJarenden Austritts Öffnungen führtt sowie äurefc auf ü&n feoJalen 2yllBd@r auf- $>&Χ%Φηϋ@, den gyllnöerimnenquerachnitt nicht "b e einfluss ende» susasiisensetssteare -Drückyotere für die a^sataseise Abdes Zylinders und durch »wei oder meferpefese obea füksrenäe, zusaMaenijetatsro Leitungen zur 52u~ SpUlflüssigkeit.the lower end of which is designed as a sch: exuerif '<$ rsjig ^ p "switch imö whose, hollow jacket zveX && saae t & y & t ess® für SpUIfitiSÄlgkeit ties it« t t voa cleaen das tine su la öeimeideaa & is! lying® t ßacte muss.dE ear openings 'and the wide to ßacii inside fÜJarenden outlet openings leads t as well as äurefc on ü & n feoJalen 2yllBd @ r on- $>& Χ% Φηϋ @, the gyllnöerimnenquerachnitt not "influencing the» susasiisensetssteare -Drückyotere for the a ^ sataseise Ab white or meferpefese obea füksrenäe, together with lines to the 52u flushing liquid. Gerat naek Anspruch 7» dadurcli gekennseieJ&net, da0 dasApplied to claim 7, "dadurcli gekennseieJ & net that that Druckrohr als Hohlgestiisge ausgebildet und an ein© üh@x Te^e stehende Vorrichtung zvan Prehen dea kohlen Zylinders und dessen in diesem Falle zeh--■ ttärmlg ausgebildetea s chi ο säen ist» Pressure pipe designed as Hohlgestiisge and a © uh @ x Te ^ e standalone device Zvan Prehen dea coals cylinder and its in this case zeh-- ■ ttärmlg ausgebildetea s chi ο sow " 9· Gerät nacfe Anöprucfe 7* dadurch gelcennzeiokneti ds3 doppelwandig« Druckrohre mit awei K«analsystemen an Stelle eier erwähnten 2u.führuagsieitungen vorgesehen9 · Device requires 7 * so that it can be labeled with ds3 double-walled pressure pipes with a variety of duct systems Place of the mentioned 2u.guaguagsieitungen provided 10# Gerät nach den'Ansprüchen 7 bis 9» dadurch gekennaelchnet, ä&Q das Pruokrohr einen et^as gröB@r®n lichten öttrehaesser hat als die :..;ehuheuhnelde . clea höhlen ZyIXMeYBi um feel der gärtstoewegung öer abgetrennten 'Boüexuc&xn& e Usntelreilsung su verursachen·10 # gekennaelchnet device according den'Ansprüchen 7 to 9 »characterized, ä & Q the Pruokrohr et ^ as Gröb @ r®n clear öttrehaesser has a than the: ..; ehuheuhnelde. clea caves ZyIXMeYBi to feel the fermentation movement öer separated 'Boüexuc & xn & e cause usntelreilsung su · Der PatentanwaltsThe patent attorney

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