WO1999008040A1 - Vorrichtung zum schutz von einbauten - Google Patents

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Heinz Bergmann
Alexander Hejtmann
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D5/00—Protection or supervision of installations
    • F17D5/02—Preventing, monitoring, or locating loss
    • F17D5/04—Preventing, monitoring, or locating loss by means of a signalling fluid enclosed in a double wall
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems

Definitions

  • the invention relates to devices for protecting internals from a jet of medium emerging from a leak in a line, a reflection plate being arranged to bridge an assumed possible leak.
  • a protective device for a pressure-carrying pipeline in which the pipeline is surrounded by a cladding tube in the area of an object to be protected, the cladding tube being held on the pipeline by adjusting screws which also serve as spacers.
  • the cladding tube reduces or prevents the jet forces that occur in the event of a pipeline rupture and any lateral deflection of the pipeline that may occur.
  • a disadvantage of the known protective device is that part of the broken pipeline can deflect in the axial direction along the pipeline if the pipeline is not otherwise secured. This "axial deflection" can either lead directly to damage to internals and / or result in lateral deflection which leads to damage, if part of the pipeline is knocked out of the cladding tube.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a device for protecting internals in which, after the pipeline breaks, it is prevented that the internals (lines, components) are damaged as a result of axially pulling out part of the pipeline.
  • the object is achieved with respect to a first embodiment of the invention in that at least two line positioning elements, which are non-positively connected to one another via the reflecting disc, are provided in the disc direction and are spaced apart from the possible leak, and in that the reflecting disc is connected to the line via a holding device , wherein the holding device acts on the line positioning elements in such a way that an increase in the spacing of the line positioning elements which differs from normal operation is prevented.
  • an "enlargement deviating from normal operation” is understood to mean a substantial enlargement, ie an enlargement deviating from the nature of a line that is in normal operation.
  • An emerging medium beam hits the reflection disk, which not only deflects it, but also disperses and brakes it.
  • the kinetic energy of the medium after reflection on the reflecting disc is no longer sufficient to cause damage to internals.
  • Another advantage of the named device according to the invention, in which the holding device “engages the line positioning elements”, is also that the non-positive connection of the line positioning elements is not necessarily to be established by welding, soldering, gluing or the like, but in a simple manner, for example due to the outer shape of the holding device, which rests non-positively on the line positioning elements.
  • the invention achieves the object in that line positioning elements are provided on both sides of the line in the direction of the line with respect to the assumed possible leak, and in that the reflection disk is connected to the line via a holding device in such a way that a enlargement of the distance between the line positioning elements is prevented.
  • the second embodiment has the same advantages as the first embodiment.
  • the second version is just as versatile and easy to manufacture, since a non-positive connection of the line positioning elements via the reflection disk is not absolutely necessary. Rather, it is sufficient, for example, that a coercive force between the line positioning elements only occurs in the event of a line break, combined with a movement of the separated line parts away from one another is effective. This constraining force can then be generated, in particular, by the outer shape of the holding device, which then abuts or engages the line positioning elements in a force-locking manner.
  • the term “reflection disk” generally describes an element that is suitable for reflecting, deflecting, scattering or braking the medium beam, and thus in particular represents a flat reflection element of any shape.
  • the reflection disk can be, for example, a flat surface or a curved one , in particular have a cylindrical shape.
  • the device according to one of the two embodiments of the invention is generally not gas or liquid-tight. It is not necessary to prevent the internals from being wetted by medium leaking from a leak. Rather, a device according to the invention acts in such a way that the escaping medium does not directly and thus - if at all - only hit installations at a low speed, this low speed not being able to cause damage.
  • the line positioning elements can be attached to the line in each of the two versions, for example in the form of a cam. It can e.g. act on a lead on the line, which is particularly due to the shape of the outer wall of the line. With this variant, the safety-relevant advantage is achieved that the line positioning elements are attached to the line particularly firmly.
  • line positioning elements can be detachably attached to the line in one of the two designs, which has an advantageous effect on the variety of possible applications.
  • line positioning elements can be implemented, for example, as a clamping ring or sleeve.
  • Another advantageous embodiment of the device provides, in one of the two versions, a fastening device for connection to a stationary structure.
  • a fastening device for connection to a stationary structure.
  • the advantage is achieved in particular that medium escaping from a possible leak at high speed cannot, or only at a significantly lower speed, hit internals which could be damaged by a strong medium jet.
  • FIG. 1 shows a device in which line positioning elements 6 are non-positively connected to one another via a reflection disk 4, and
  • FIGS. 1 and 2 each show a line 1 in which a leak has formed, for example in the area of a weld seam. From this leak 2, a medium M, which is conducted in line 1 under a high pressure, can escape at high speed in the direction of arrow 3. So that no installations in the vicinity of the line 1 are hit by this medium jet, a cylindrical reflection disk 4 is arranged in the vicinity of the possible leakage 2 and is connected to the line 1 by a holding device 5. As a rule, the reflection disk 4 and the holding device 5 form a chamber which surrounds a possible leak 2.
  • the chamber can have openings which are arranged in such a way that a beam passing through them cannot hit internals to be protected.
  • the chamber can also do without end faces.
  • two ring-shaped line positioning elements 6 are attached to the line 1 in an encircling manner.
  • the two line positioning elements 6 are located on different sides of the leak 2 with respect to a disk direction 10.
  • the line positioning elements 6 are firmly and largely rigidly connected to one another by means of indicated first welded connections 6A to the line 1 and by indicated second welded connections 7 to the holding device 5 and above and via the reflection disk 4.
  • the holding device 5 has two openings 5A for the passage of the line 1.
  • the entire device is connected via a fastening device 8 to a stable, fixed structure 9 in the vicinity of the device.
  • the line positioning elements 6 are not rigidly connected to one another via the reflection disk 4. Rather, in the event of a line break, a — in particular axial — movement of the broken apart parts of the line 1 is prevented by the fact that the arrangement and shape of the holding device 5 prevent an increase in the distance between the line positioning elements 6 that goes beyond a specifiable limit value.
  • the diameter of the openings 5A is chosen so that the openings 5A cannot be passed by the line positioning elements 6 attached to the line 1.
  • the limit value mentioned can be influenced by the choice of the distance d of the line positioning elements 6 from the holding device 5.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz von Einbauten vor einem aus einem Leck in einer Leitung (1) austretenden Strahl eines Mediums. Es ist gemäß einer ersten Ausführung vorgesehen, daß eine unterstellte mögliche Leckstelle (2) überbrückend eine Reflexionsscheibe (4) angordnet ist und über die mögliche Leckstelle (2) hinweg beabstandet zumindest zwei Leitungspositionierelemente (6) vorgesehen sind, die über die Reflexionsscheibe (4) kraftschlüssig miteinander in Verbindung stehen. Eine zweite Ausführung sieht vor, daß an der Leitung (1) beidseitig bezüglich einer unterstellten möglichen Leckstelle (2) Leitungspositionierelemente (6) vorgesehen sind, und daß die unterstellte Leckstelle (2) überbrückend eine Reflexionsscheibe (4) angeordnet ist. Die Reflexionsscheibe (4) ist über eine Halteeinrichtung (5) derart mit der Leitung (1) verbunden, daß eine vom Normalbetrieb abweichende bzw. eine über einen vorgebbaren Wert hinausgehende Vergrößerung des Abstandes der Leitungspositionierelemente (6) unterbunden ist.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zum Schutz von Einbauten
Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Schutz von Einbauten vor einem aus einer Leckstelle in einer Leitung austretenden Strahl eines Mediums, wobei eine Reflexionsscheibe eine unterstellte mögliche Leckstelle überbrückend angeordnet ist.
In einer Industrieanlage, z.B. auch in einem Kraftwerk, sind Leitungen (Rohrleitungen) vorhanden, durch die ein unter hohem Druck stehendes Medium strömt. Unterstellt man, daß in einer solchen Leitung ein Leck entstehen könnte, würde das Medium dort mit sehr hoher Geschwindigkeit austreten. Falls der austretende Strahl des Mediums auf andere Rohre oder Bauteile auftreffen würde, wäre eine Beschädigung dieser Rohre oder Bauteile nicht auszuschließen.
Aus der DE 32 45 548 C2 ist eine Schutzvorrichtung für eine druckführende Rohrleitung bekannt, bei der die Rohrleitung im Bereich eines zu schützenden Objekts von einem Hüllrohr umgeben ist, wobei das Hüllrohr durch Stellschrauben, die gleichzeitig als Abstandshalter dienen, auf der Rohrleitung gehalten ist.
Durch das Hüllrohr werden die bei einem Rohrleitungsbruch auftretenden Strahlkräfte sowie ein gegebenenfalls auftretendes seitliches Ausschlagen der Rohrleitung vermindert oder unterbunden.
Nachteilig an der bekannten Schutzvorrichtung ist, daß ein Ausschlagen eines Teils der gebrochenen Rohrleitung in axialer Richtung entlang der Rohrleitung auftreten kann, falls die Rohrleitung nicht anderweitig befestigt ist. Dieses „axiale Ausschlagen" kann entweder unmittelbar zu einer Beschädigung an Einbauten führen und/oder ein seitliches zu einer Beschädigung führendes Ausschlagen zur Folge haben, falls ein Teil der Rohrleitung aus dem Hüllrohr herausgeschlagen wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich- tung zum Schutz von Einbauten anzugeben, bei der nach einem Bruch der Rohrleitung verhindert ist, daß die Einbauten (Leitungen, Bauteile) infolge eines axialen Ausschiagens eines Teils der Rohrleitung beschädigt werden.
Die Aufgabe wird bezogen auf eine erste Ausführung der Erfindung dadurch gelöst, daß in Scheibenrichtung über die mögliche Leckstelle hinweg beabstandet zumindest zwei Leitungspositionierelemente vorgesehen sind, die über die Reflexionsscheibe kraftschlüssig miteinander in Verbindung stehen, und daß die Reflexionsscheibe über eine Halteeinrichtung mit der Leitung verbunden ist, wobei die Halteeinrichtung derart an den Leitungspositionierelementen angreift, daß eine vom Normalbetrieb abweichende Vergrößerung des Abstandes der Leitungspositionierelemente unterbunden ist.
Unter einer „vom Normalbetrieb abweichenden Vergrößerung" wird eine wesentliche Vergrößerung, d.h. eine vom Wesen einer sich im Normalbetrieb befindenden Leitung abweichende Vergrößerung, verstanden. Mit der Vorrichtung der ersten Ausführung sind einerseits geringfügige Abstandsänderungen, z.B. infolge einer Temperaturänderung oder durch ein elastisches Dichtungselement, möglich, andererseits ungewöhnliche Abstandsänderungen unterbunden.
Ein austretender Mediumstrahl trifft auf die Reflexionsscheibe, wodurch er nicht nur umgelenkt, sondern auch zerstreut und gebremst wird. Die kinetische Energie des Mediums nach der Reflexion an der Reflexionsscheibe reicht nicht mehr aus, um eine Beschädigung von Einbauten zu bewirken.
In einem Fall, bei dem das unterstellte Leck sich zu einem Bruch der Leitung ausweitet, ist ein Ausbrechen oder Aus- schlagen eines der beiden Teile der unterbrochenen Leitung weitestgehend unterbunden, da die nunmehr getrennten Leitungsteile von den Leitungspositionierelementen relativ zueinander in einer ortsstabilen Lage gehalten sind. Unterbun- den sind in vorteilhafter Weise insbesondere sowohl ein Von- einanderwegbewegen der Leitungsteile in axialer Richtung als auch ein seitliches Voneinanderwegbewegen der Leitungsteile, welches zu einem axialen Versatz führen würde. Dadurch wird insgesamt ein gegenüber bekannten Schutzvorrichtungen verbes- serter Schutz der Einbauten erreicht.
Ein anderer Vorteil der genannten Vorrichtung nach der Erfindung, bei der die Halteeinrichtung „an die Leitungspositionierelemente angreift", liegt auch darin, daß die kraft- schlüssige Verbindung der Leitungspositionierelemente nicht notwendigerweise durch Schweißen, Löten, Kleben o.a. herzustellen ist, sondern auf einfache Weise z.B. durch die äußere Form der Halteeinrichtung, die kraftschlüssig an den Leitungspositionierelementen anliegt .
In einer zweiten Ausführung löst die Erfindung die Aufgabe dadurch, daß an der Leitung in Richtung der Leitung beidsei- tig bezüglich der unterstellten möglichen Leckstelle Leitungspositionierelemente vorgesehen sind, und daß die Refle- xionsscheibe über eine Halteeinrichtung derart mit der Leitung verbunden ist, daß eine über einen vorgebbaren Wert hinausgehende Vergrößerung des Abstandes der Leitungspositionierelemente unterbunden ist.
Die zweite Ausführung weist die gleichen Vorteile auf wie die erste Ausführung. Die zweite Ausführung ist ebenso vielseitig anwendbar und einfach herstellbar, da eine kraftschlüssige Verbindung der Leitungspositionierelemente über die Reflexionsscheibe nicht zwingend erforderlich ist. Es genügt viel- mehr z.B., daß erst im Falle eines Leitungsbruches -verbunden mit einem Voneinanderwegbewegen der getrennten Leitungsteile- eine Zwangskraft zwischen den Leitungspositionierelementen wirksam ist. Diese Zwangskraft kann dann insbesondere durch die äußere Form der Halteeinrichtung erzeugt sein, die dann kraftschlussig an den Leitungspositionierelementen anliegt bzw. angreift.
Der Begriff „Reflexionsscheibe" beschreibt m beiden Ausfuhrungen allgemein ein Element, das geeignet ist, den Mediumstrahl zu reflektieren, abzulenken, zu zerstreuen oder abzubremsen und steht somit insbesondere stellvertretend für ein beliebig geformtes flächiges Reflexionselement. Die Reflexionsscheibe kann beispielsweise eine ebene Flache oder eine gekrümmte, insbesondere eine zylmderformige, Flache aufweisen.
Die Vorrichtung nach einer der beiden Ausfuhrungen der Erfindung ist m der Regel nicht gas- oder flussigkeitsdicht . Es muß nicht verhindert werden, daß die Einbauten von aus einem Leck austretendem Medium benetzt werden. Vielmehr wirkt eine Vorrichtung nach der Erfindung derart, daß das ausgetretene Medium nicht direkt und somit - wenn überhaupt - nur mit geringer Geschwindigkeit auf Einbauten trifft, wobei diese geringe Geschwindigkeit keine Beschädigungen nach sich ziehen kann.
Die Leitungspositionierelemente können bei πeder der beiden Ausfuhrungen beispielsweise m Form einer Nocke an der Leitung angebracht sein. Es kann sich dabei z.B. um einen Vorsprung auf der Leitung handeln, der insbesondere durch die Formgebung der Außenwand der Leitung entstanden ist. Mit die- ser Variante wird der sicherheitsrelevante Vorteil erzielt, daß die Leitungspositionierelemente ganz besonders fest an der Leitung angebracht sind.
Beispielsweise sind Leitungspositionierelemente bei einer der beiden Ausfuhrungen losbar an der Leitung anbringbar, was sich vorteilhaft auf die Vielfalt möglicher Anwendungen auswirkt. Insbesondere ist damit auf einfache Weise die Nachru- stung bereits bestehender Leitungen oder Leitungssysteme möglich. Derartige Leitungspositionierelemente sind z.B. als Klemmring oder Manschette realisierbar.
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung sieht bei einer der beiden Ausführungen eine Befestigungseinrich- tung zur Verbindung mit einer ortsfesten Struktur vor. Im Falle eines Leitungsbruches ergibt sich daraus der besondere sicherheitsrelevante Vorteil, daß die gesamte Vorrichtung in- folge einwirkender Gewichts- und/ oder Rückstoßkräfte nicht aus der vorgesehenen Position ausbricht und somit ein Voneinanderwegbewegen der Teile der auseinandergebrochenen Leitung noch zuverlässiger und wirkungsvoller unterbunden ist.
Mit den Vorrichtungen nach der Erfindung wird insbesondere der Vorteil erzielt, daß aus einem möglichen Leck mit hoher Geschwindigkeit austretendes Medium nicht oder nur mit deutlich geringerer Geschwindigkeit auf Einbauten treffen kann, die durch einen starken Mediumstrahl beschädigt werden könn- ten.
Zwei Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung nach der Erfindung werden anhand zweier schematisierter Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils im Längsschnitt:
FIG 1 eine Vorrichtung, bei der Leitungspositionierelemente 6 kraftschlüssig über eine Reflexionsscheibe 4 miteinander verbunden sind, und
FIG 2 eine Vorrichtung, bei der - im Falle eines (nicht dargestellten) Leitungsbruches - ein Voneinanderwegbewegen von Leitungspositionierelementen 6 durch die besondere Anordnung einer eine Reflexionsschei- be 4 tragenden Halteeinrichtung 5 unterbunden wird. Die Figuren 1 und 2 zeigen je eine Leitung 1, in der sich, z.B. im Bereich einer Schweißnaht, ein Leck gebildet hat. Aus dieser Leckstelle 2 kann ein Medium M, das in der Leitung 1 unter einem hohen Druck geführt wird, mit hoher Geschwindig- keit in Richtung des Pfeiles 3 austreten. Damit von diesem Mediumstrahl keine Einbauten in der Nähe der Leitung 1 getroffen werden, ist in der Nähe der möglichen Leckstelle 2 eine zylinderförmige Reflexionsscheibe 4 angeordnet, die durch eine Halteeinrichtung 5 mit der Leitung 1 verbunden ist. In der Regel bilden die Reflexionsscheibe 4 und die Halteeinrichtung 5 eine Kammer, die eine mögliche Leckstelle 2 umgibt. Durch die Reflexion des Mediumstrahles an einer Kammerwand oder an der Reflexionsscheibe 4 verliert dieser kinetische Energie und kann dann keine Beschädigungen mehr her- vorrufen. Die Kammer kann Öffnungen aufweisen, die so angeordnet sind, daß ein durch sie hindurchverlaufender Strahl keine zu schützenden Einbauten treffen kann. Die Kammer kann auch ohne Stirnseiten auskommen.
An der Leitung 1 sind in beiden Figuren jeweils zwei ringförmige Leitungspositionierelemente 6 die Leitung 1 umschließend befestigt. Die beiden Leitungspositionierelemente 6 befinden sich bezüglich einer Scheibenrichtung 10 auf unterschiedlichen Seiten der Leckstelle 2.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 sind die Leitungspositionierelemente 6 durch angedeutete erste Schweißverbindungen 6A mit der Leitung 1 und durch angedeutete zweite Schweißverbindungen 7 mit der Halteeinrichtung 5 und darüber sowie über die Reflexionsscheibe 4 fest und weitgehend starr miteinander verbunden. Die Halteeinrichtung 5 weist zum Durchführen der Leitung 1 zwei Öffnungen 5A auf.
Falls sich die Leckstelle 2 zu einem -nicht dargestellten- Auseinanderbrechen der Leitung 1 ausweitet, dann wird ein seitliches und/oder axiales Ausschlagen von Teilen der Leitung 1 verhindert, da die Teile weiterhin von den Leitungspo- sitionierelementen 6 in ihrer Lage gehalten werden. Dadurch wird zumindest der bei einem Leitungsbruch maximal mögliche Schaden reduziert. Zum einen wird nämlich dadurch, daß die getrennten Teile der Leitung 1 axial ausgerichtet bleiben, u.U. noch ein Restström des Mediums M von dem einen in den anderen Teil der Leitung aufrechterhalten. Ferner wird auch eine Beschädigung umliegender Einbauten durch weggeschleuderte oder herabfallende Teile der Leitung 1 vermieden oder zumindest reduziert.
Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit für den Fall eines Leitungsbruches ist die gesamte Vorrichtung über eine Befestigungseinrichtung 8 mit einer stabilen ortsfesten Struktur 9 in der Umgebung der Vorrichtung verbunden.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 sind die Leitungspositionierelemente 6 nicht starr über die Reflexionsscheibe 4 miteinander verbunden. Vielmehr wird im Falle eines Leitungsbruches ein -insbesondere axiales- Voneinanderwegbewegen der auseinandergebrochenen Teile der Leitung 1 dadurch unterbunden, daß infolge der Anordnung und Form der Halteeinrichtung 5 eine über einen vorgebbaren Grenzwert hinausgehende Vergrößerung des Abstandes der Leitungspositionierelemente 6 unterbunden ist. Konkret ist nämlich der Durchmesser der Öffnungen 5A so gewählt, daß die Öffnungen 5A von den an der Leitung 1 befestigten Leitungspositionierelementen 6 nicht passiert werden kann. Der genannte Grenzwert ist durch die Wahl des Abstandes d der Leitungspositionierelemente 6 von der Halteeinrichtung 5 beeinflußbar.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Schutz von Einbauten vor einem aus einer Leckstelle (2) m einer Leitung (1) austretenden Strahl eines Mediums (M) , wobei eine Reflexionsscheibe (4) e ne unterstellte mögliche Leckstelle (2) überbrückend angeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß m Scheibenrichtung (10) über die mögliche Leckstelle (2) hinweg beabstandet zumindest zwei Leitungspositionierelemente (6) vorgesehen sind, die über die Reflexionsscheibe (4) kraftschlussig miteinander m Verbindung stehen, und daß die Reflexionsscheibe (4) über eine Halteeinrichtung (5) mit der Leitung (1) verbunden ist, wobei die Halteeinrichtung (5) derart an den Leitungspositio- nierelementen (6) angreift, daß eine vom Normalbetrieb abweichende Vergrößerung des Abstandes der Leitungspositionierelemente (6) unterbunden ist.
2. Vorrichtung zum Schutz von Einbauten vor einem aus einer Leckstelle (2) m einer Leitung (1) austretenden Strahl eines
Mediums (M) , wobei eine Reflexionsscheibe (4) eine unterstellte mögliche Leckstelle (2) überbrückend angeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß an der Leitung (1) m Richtung der Leitung (1) beidseitig be- zuglich der unterstellten möglichen Leckstelle (2) Leitungspositionierelemente (6) vorgesehen sind, und daß die Reflexionsscheibe (4) über eine Halteeinrichtung (5) derart mit der Leitung (1) verbunden ist, daß eine über einen vorgebbaren Wert hinausgehende Vergrößerung des Abstandes der Leitungspositionierelemente (6) unterbunden ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Leitungspositionierelemente (6) m Form einer Nocke an der Lei- tung (1) angebracht sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Leitungspositionierelemente (6) lösbar an der Leitung (1) anbringbar sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Befestigungs- einrichtung (8) zur Verbindung mit einer ortsfesten Struktur
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