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Dokumentenidentifikation DE102006006748A1 19.07.2007
Titel Zweischritt-Inliner-Hohlstabvollverbundanker-System
Anmelder Berwald, Werner P., Dipl.-Ing., 59379 Selm, DE
Erfinder Berwald, Werner P., Dipl.-Ing., 59379 Selm, DE
DE-Anmeldedatum 12.02.2006
DE-Aktenzeichen 102006006748
Offenlegungstag 19.07.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.07.2007
IPC-Hauptklasse E21D 20/02(2006.01)A, F, I, 20060212, B, H, DE
Zusammenfassung Zweischritt-Inliner-Hohlstabvollverbundanker für den Einsatz im Berg-, Tunnel-, Tief- und Felsbau zum sichereren und kostengünstigeren Ausbau von Hohlräumen ohne zusätzliche Hilfsmittel wie Innenkanäle zur Spülung oder Absaugung von Bohrklein und ohne Innenrohr als Klebermagazin, mit im Hohlstab eingelagerten, vorkonfektionierten Linear-, Schicht- oder Kreuzbandpatronen, die über einen Kolben mit einer statischen Mischeinrichtung zur chemischen Aushärtung in den Ringraum der Ankerbohrung verpresst werden.
Der vorkonfektionierte Druckkleber als Paste oder Granulat reagiert unter Druck mit dem Auspresskolben im Makro- oder Molekularbereich mit dem in dem Kleber eingelagerten Härter ohne Mischeinrichtung beim Auspressvorgang durch ein Berstventil, mit dem die Aushärtung des Klebergemisches im Ringraum des Bohrloches ausgelöst wird.
Der Auspresskolben trennt in der Sicherheits-Endstellung das Druckwasser vom Ringraum und verhindert ein unabsichtliches weiteres Ausdrücken des Klebergemisches zum Ankerfuß, das zur Schwächung der Kleberverbindung des Inliner-Hohlstabvollverbundankers im Bohrloch führt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Zweischritt-Inliner-Hohlstabvollverbundanker, zum kostengünstigen und sichereren Ausbau von Hohlräumen im Berg-, Tunnel-, Tief- und Felsbau.

Der Kleber oder Mörtel wird in der Hohlstabbohrung, ohne Zwischenmittel wie Innenrohr als Klebermagazin und ohne innere Spülkanäle, als Inlinersystem vorkonfektioniert eingelagert und direkt aus der Hohlstabbohrung mit einem Kolben ausgepresst.

In einer ersten Ausführung wird der in der Hohlstabbohrung durch Kunststoffschläuche getrennt eingebrachte Kleber/Härter, als Linear-, Schicht- oder Kreuzbandpatronen, als Inlinersystem vorkonfektioniert und mit einer statische Mischeinrichtung am/im Ankerkopf, beim Auspressvorgang durch einen Kolben, die Aushärtung im Ringraum des Ankerbohrloches, über die gesamte Bohrlochlänge verwirbelt und ausgelöst.

In der weiteren Ausführung kommt es bei Aufbringen eines definierten Drucks, auf einem im Hohlstab befindlichen Auspresskolben, zum Ansprechen eines Berstventils. Der in der Hohlstabbohrung befindliche Kleber/Mörtel als Druck- Granulatklebermischung oder als Kleberpaste ohne Kunststoffschläuche eingelagert, vermischt sich mit dem im Kleber eingelagerten Härter, tritt über den Ankerkopf aus und füllt den Ringraum, zur chemisch angestoßenen Aushärtung zwischen Ankerschaft und Bohrlochwand, über die gesamte Bohrlochlänge.

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein vorkonfektioniertes Zweischritt-Inliner-Hohlstabvollverbundanker.

Das Ankerrohr ist zur besseren Verbindung mit dem Klebergemisch/Gebirge und zur Erhöhung der Scherfestigkeit an der Oberfläche gewindeartig gerippt.

In einer Ausführung besitzt der Ankerkopf eine statische Mischeinrichtung mit scharfkantig geformten Austrittsschlitzen, die tangential oder mittig zum Rohrquerschnitt angeordnet sind und bei Einsatz von Linear-Schicht- oder Kreuzbandpatronen mit dem getrennt eingelagerten Härter, das kleinstückige Zerreißen der Kunststofffolien bei dem aufgegebenen Auspressdruck sicherstellt.

Der Auspresskolben mit den angeordneten Druck- und Schiebelamellen, funktioniert als Sicherheitsschieber zwischen dem Klebergemisch und dem Druckwasser, in dem alle Schlitze in der Mischeinrichtung in der Endlage des Auspresskolbens so abgedichtet werden, dass mit dem Druckwasser keine Klebermischung vom Ankerkopf zum Ankermund ausgepresst werden kann, die zur Verkürzung der Kleberlänge und Schwächung des eingebrachten Hohlstabvollverbundankers führen kann.

In einer weiteren Ausführung wird der vorkonfektionierte Kleber ohne Zusatzrohr als Klebermagazin und ohne Spülkanäle, in der Inliner-Hohlstabbohrung des Hohlstabverbundankers eingebracht und nach der Erreichung eines definierten Druckes mit dem Ansprechen eines Berstventils, mit einem Auspresskolben mit Druck- und Schiebelamellen, zur chemischen Aushärtung in den Ringraum ausgepresst.

Der Ankerfuß wird mit dem Ankersetzadapter, der den Anker drehend in das Bohrloch schiebt und in sich einen hydraulisch verschiebbaren Dispenser trägt, mit dem die Aufgabe des Druckwassers bzw. auch die Dichtfunktion am Ankerfuß erfolgt, der Auspressvorgang des vorkonfektionierten Klebers eingeleitet und nach der Aushärtezeit des Klebers, mit einem definierten Drehmoment das Anziehen der Ankermutter über eine Brechbolzensicherung als Spannelement, zur weiteren Sicherung und Verbindung der Gebirgsschichten vorgenommen.

Stand der Technik

Selbstbohrende Verbundanker mit chemischen Klebern sind, als Injektionsanker mit/ohne einem zusätzlichen Klebermagazin zur Stabilisierung von Räumen im Berg- und Tunnelbau, im Tief- und Tagebau von Fels- und Stützwänden bekannt und in den Schriften DE 103 36 043 A1, DE 103 36 040 A1, DE 103 21 175 B3, DE 103 01 968 A1, DE 100 17 763 A1, DE 100 17 751 A1, 100 17 750 A1, DE 299 00 432 U1, US 4,055,051, DE 31 00 730, A1 10 2006 002 215.7 und 10 2005 004 364.2 eingehend beschrieben.

Mit diesen Verbundankern wird die Ankerbohrung je nach Gesteinshärte im Nass- oder Trockenbohrverfahren hergestellt. Ein zusätzlicher Spül- oder Absaugkanal zur Abförderung von Bohrklein aus der Bohrung ist dabei im Verbundanker erforderlich.

Nach der Herstellung der Ankerbohrung wird aus einem zusätzlichen Innenrohr, das als Klebermagazin dient, dann der Kleber und Härter über Trenneinrichtungen zu der Spül- oder Absaugleitung, im Ringraum zwischen Anker und Bohrung verpresst.

Diese bisher bekannten Verbundanker können nur mit drehenden Bohrverfahren für die Herstellung der Ankerbohrung eingesetzt werden und haben eine im Bohrloch verbleibende und damit verlorene Bohrkrone.

Die Unterscheidungsmerkmale der verschiedenen Verfahren werden mit den betriebswirtschaftlichen Eignungen nachfolgend dargestellt:

1. Vollstabverbundanker unter Anwendung des Patronenverfahrens:

Bei diesem Verfahren wird ein an der Außenseite gerippter Vollstab in ein vorher erstelltes und mit Schlauch- in- Schlauch-Klebepatronen gefülltes Bohrloch mit geringer Vorschubgeschwindigkeit und hoher Drehzahl eingedreht.

Der Ankerkopf zerstört die Kleberpatronen und mischt Kleber und Härter. Das Klebergemisch wird durch die Ankerstange verdrängt und füllt den Ringraum zwischen Ankerstab und Bohrlochwand bis zum Ankerfuß.

Das Einbringen des Ankers (Bohren, Einbringen der Klebesäule, Einbringen des Ankers) ist arbeitsintensiv und stellt hohe Qualitätsansprüche, sowohl an die eingesetzte Maschinentechnik, als auch an die Ausbildung und Disziplin des Personals (Einhaltung der vorgeschriebenen Drehzahlen und Vorschubgeschwindigkeit).

Dadurch bedingt ist die Einbauqualität des Ankers fehleranfällig, was im Extremfall zur Gefährdung der Standsicherheit der Grubenbaue führen kann, da die verwendeten Kleberpatronen bei zu langen Lagerzeiten durch das diffundieren der Chemie, an Masse verlieren und dadurch beim Einbau abknicken, im Bohrloch aufreißen und der Aushärteprozess dadurch zu früh einsetzt.

Eine Mechanisierung/Automatisierung der Arbeitsvorgänge zum Einbringen solcher Anker ist bis jetzt, insbesondere für Einsatzfälle im geschichteten Gestein, nicht gelungen.

Dies führt dazu, dass derartige Vortriebe wenig leistungsfähig sind, da die Zeit für das Einbringen eines derartigen Ankers bei ca. 5 Minuten liegt.

Zusätzlich sind die Arbeitsvorgänge mit ständigem händischem Werkzeugwechsel (Verbindung Bohrhammer/Bohrstange lösen, Einstecken des Ankersetzschlüssels, Einstecken des Ankers) mit Risiken für das eingesetzte Personal verbunden, da das Verfahren einen dauernden Aufenthalt von Personen im nicht gesicherten Gefahrenbereich des Vortriebs erfordert.

Eine Risikominderung ist beim derzeitigen Stand der Technik nur bedingt möglich.

Auf Vollstabanker in Verbindung mit dem Füllmörtelverfahren bei dem der Mörtel in das Bohrloch gepumpt wird, wird nicht gesondert eingegangen, da diese als Ausbauanker im Vortriebsbereich bis jetzt nicht eingesetzt werden.

2. Selbstbohrende Verbundanker mit integriertem Klebermagazin:

Selbstbohrende Verbundanker mit integriertem Klebermagazin sind bekannt und werden als Ausbauanker alternativ zum Vollstabverbundanker eingesetzt.

Diese Anker sind Bohrstange und Anker in einem. Der Anker ist mit einer verlorenen Bohrkrone ausgestattet, die äußere Form der Bohrstange gewährleistet die Abführung von Bohrklein.

Der Hohlstab beinhaltet ein zusätzliches Innenrohr, das den vorkonfektionierten Kleber und Härter enthält. Zwischen Innenrohr und Innendurchmesser des Hohlstabs befindet sich der Spülkanal der zur Spülung mit Luft, Wasser oder Luftwassergemisch während des Bohrvorgangs genutzt wird.

Nach der Herstellung der Bohrung wird aus dem zusätzlichen Innenrohr der Kleber und Härter, durch Beaufschlagung mit Druck, ausgepresst.

Das Klebergemisch tritt über Bohrungen am Ankerkopf aus und füllt den Ringraum zwischen Anker und Bohrlochwand.

Diese selbstbohrenden Verbundanker mit integriertem Innenrohr als Klebermagazin, eignen sich aufgrund ihrer Konstruktion nur für drehende Bohrverfahren. Drehendes Bohren lässt sich jedoch nur im begrenzten Umfang, in Abhängigkeit von den Gesteinseigenschaften, einsetzen.

Selbstbohrende Verbundanker sind daher nicht geeignet, die unter 1. beschriebenen, in Patronen- oder Mörtelverfahren eingebrachten Vollstabverbundanker, zu ersetzen.

Ein Einsatz des aufwendigen und damit kostenintensiven Anker bei Gesteinseigenschaften, die drehendes Bohren nicht zulassen und bei denen der Selbstbohranker, nachträglich in ein schlagend- bzw. drehschlagend hergestelltes Bohrloch eingebracht wird, ist betriebswirtschaftlich nicht zu rechtfertigen.

3. Hohlstabinjektionsanker:

Hohlstabinjektionsanker sind als Selbstbohranker, oder als nachträglich in vorher hergestellte Bohrlöcher einzubringende Anker, bekannt.

Durch den Hohlstab wird ein außerhalb des Bohrlochs hergestelltes Klebergemisch in den Ringraum zwischen Außenwand des Hohlstabs und Bohrlochwand, als Verfüllverfahren mit und ohne Druck, geleitet.

Das Verfüllverfahren ist verfahrenstechnisch aufwendig, kosten- und zeitintensiv.

Diese Nachteile werden durch die sehr gute Einbauqualität des Ankers in der Praxis nicht ausgeglichen.

4. Zusammenfassung zu 1., 2. und 3.:

Da keines der beschriebenen Verfahren, den heutigen betriebswirtschaftlichen und sicherheitstechnischen Anforderungen in vollem Umfang gerecht wird und andere Ankerarten wie z.B. Spreizhülsenanker und Reibrohranker vor allem für Anwendungen im Steinkohlenbergbau nur bedingt in Frage kommen, ergibt sich die Notwendigkeit der Entwicklung alternativer Ankersysteme.

Der Zweischritt-Inliner-Hohlstabvollverbundanker. Aufgabenstellung:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Vollverbundanker zu schaffen, mit dem die bisher zeit- und kostenintensive, sowie mit Qualitäts- und Sicherheitsproblemen behafteten Verbundankersysteme abgelöst werden können.

Das System muss eine Minimierung der Einbauzeit, Leistungssteigerung mit guter Einbauqualität als Vollverbundanker, die Senkung des Personalaufwandes und eine Verringerung der Unfallgefahr gewährleisten.

Das ist mit dem erfindungsgemäßen Zweischritt-Inliner-Hohlstabvollverbundanker möglich.

Der Einbau dieser Zweischritt-Inliner-Hohlstabvollverbundanker erfolgt in zwei Schritten:

1. Schritt:

Herstellen eines Bohrlochs mit definiertem Durchmesser mittels eines leistungsfähigen Bohrverfahrens in Abhängigkeit von den Gesteinseigenschaften, drehend, schlagend oder drehschlagend.

2. Schritt:

Einbringen des vorkonfektionierten Inliner-Hohlstabvollverbundankers mittels Ankeradapter und Auspressen der vorkonfektionierten Klebesäule, mit Wasserdruck.

Das hier beschriebene Inliner-Ankersystem ist ideal für eine künftige Vollmechanisierung/Automatisierung des Einbringvorgangs mit Bohrlafetten geeignet, so dass Gefahren für das Personal, sowohl beim Handling, als auch durch nachbrechendes Gestein vermieden werden. Der chemische Aushärtevorgang wird im Druckkleber- oder Granulatgemisch durch den aufgebrachten Druck im Ringraum ausgelöst.

Die Vorkonfektionierung der Klebesäule im Hohlstab ist grundsätzlich auf zwei Arten möglich:

a.) Vorkonfektionierter Inliner-Hohlstabvollverbundanker mit Linear-Schicht- oder Kreuzbandpatronen:

Vorkonfektionierte Linear-Schicht- oder Kreuzbandpatronen werden mit dem notwendigen Volumen in der gesamten Ankerlänge untergebracht und entsprechen dem Ringraum zwischen Anker und Bohrlochwand, zuzüglich einer Sicherheitsmenge bei Schwankungen des Bohrlochdurchmessers und wird darüber hinaus auch für kleinere Gebirgsspalten bemessen.

Diese Ankerausführung kann zudem im Querschnitt, gegenüber den größeren und aufwendigeren Selbstbohrverbundankern, günstiger gestaltet werden, da das Innenrohr als Klebermagazin und die Spülkanäle entfallen.

Mit diesen Vorteilen ergeben sich folgerichtig geringere Mengen Linear-Schicht- oder Kreuzbandpatronen und eine höhere Wirtschaftlichkeit des Systems.

b) Inliner-Hohlstabvollverbundanker mit Druck- oder Granulatkleber:

Mit der Vorkonfektionierung wird in diesem Anker, ohne Kunststoffschlauch, die erforderliche Menge Druckklebergemisch, als Paste oder Granulat mit einem chemisch eingebundenen Härter vorgehalten.

Mit dem 2. Systemschritt wird kontinuierlich, nach dem Einbringen des Inliner-Hohlstabverbundankers in das Bohrloch, mit Wasserdruck das Klebergemisch mit einem Auspresskolben über ein Berstventil, in den Ringraum zwischen Anker und Bohrlochwand vom Bohrlochtiefsten bis zum Bohrlochmund, zur chemischen Aushärtung ausgepresst.

Eine weitere kostengünstige Vereinfachung der vorgeschlagenen Zweischritt-Inliner-Hohlstabvollverbundanker, wird mit der Vorkonfektionierung der Kleber-Härtermischung mit verschiedenen Verfahren erreicht:

a.) Ankerfüllung mit Linear-, Schicht- oder Kreuzband-Modulpatronen.

Die Kleber-Härtermischung wird im entsprechenden Mischungsverhältnis als Linear-Schicht- oder Kreuzband-Patronenmodul, mit unterschiedlichen Querschnitten für den Kleber und Härter, in dem Ankerrohr in Kunststoffhüllen eingebracht. Dabei werden die Patronen zur besseren Werksmontage im Ankerhohlraum so vorgefrostet bzw. angekühlt, dass mit einer steifen Außenhaut das Schlauchpaket als Linear-Schicht- oder Kreuzbandpatrone, mit den entsprechenden Zusatzteilen vorkonfektioniert, einfacher in das Ankerrohr eingeschoben werden kann. Mit dem Auspressdruck werden dann die Kunststoffhüllen der Linear-Schicht- oder Kreuzbandpatronen, im statischen Mischer mit den scharfkantig ausgebildeten Schlitzen zerrissen und dabei Härter und Kleber so vermengt, dass die chemische Reaktion der Aushärtung mit der gewünschten Verzögerung, zur Festlegung des Hohlstabvollverbundankers im Ringraum mit dem Gebirge eintritt. Mit der Vorkühlung wird auch die Werksmontage der einstückigen Linearmodule, in der gewünschten Ankerlänge möglich.

b.) Ankerfüllung mit Druck- oder Granulatkleber.

In einer Kleber-Härtermischung, als Paste oder Granulat, wird im Makro- oder auch im Molekularbereich der Härter so in den Kleber eingelagert, dass eine Aushärtung der Klebermischung erfolgt, wenn mit hohem Wasserdruck, die Kleber-Härtermischung, aus dem Ankerrohr mit dem Auspressvorgang durch den aufgebauten Auspressdruck über den Auspresskolben ein Berstventil, die chemische Reaktion zur Aushärtung und Festlegung des Ankers im Bohrloch mit dem Gebirge, ohne Mischer angestoßen wird. Eine Trennung von Kleber und Härter im Anker mit Kunststoffschläuchen ist dabei nicht mehr erforderlich. Der Druckkleber, kann als angekühltes Linearmodul in der ges. Ankerlänge eingebracht werden. Ein mit dem Härter gemischter Granulatkleber, wird in den Hohlstabanker eingeschüttet.

c.) Ankerfüllung mit versetzten Schichtpatronen.

Weiter können Schichtpatronen, im Rohrquerschnitt in unterschiedlichen Reihenfolge angeordnet werden, wobei mit einer zusätzlichen Verdrallung, oder einer Versetzung um mindestens 90° zwischen den Patronenmodulen, die erforderliche Mischungssicherheit zur chemischen Aushärtung, in allen Teilbereichen der Ankerlänge mit der Ankeroberfläche und dem Gebirge im Ringraum der Ankerbohrung erhöht wird. Auch bei dieser Anordnung der Schichtpatronen werden mit dem Auspressdruck, an den scharfkantig ausgebildeten Schlitzen der Mischeinrichtung, die Kunststoffschläuche der Schichtpatronen zerrissen und damit die chemische Aushärtung angestoßen.

d.) Ankerfüllung mit Paste oder Granulat.

Eine weitere Möglichkeit ist die Vorkonfektionierung mit einer Klebermischung, die chemisch als steife Paste oder als Granulatgemisch eingestellt wird und sich unter hydraulischem Druck zum Härtevorgang verflüssigt, um dann über ein Berstventil durch die scharfkantig ausgebildeten Schlitze der statischen Mischeinrichtung, in den Ringraum der Ankerbohrung ausgepresst zu werden. Dabei wird die Kleberpaste als einstückige Linearpatrone vorgekühlt montiert und die Granulatmischung in den Anker eingeschüttet. Die Mischerschlitze werden dabei schmaler gehalten, als der Durchmesser der Granulatkugeln.

Die unter a.), b.), c.) und d.) genannten Ankerfüllungen werden in der Endlage des Auspresskolbens mit dem automatischem Verschließen aller Schlitze der Mischeinrichtung in der Sicherheitsstellung, vom Druckwasser getrennt, um ein weiteres unkontrolliertes Verdrängen der Ankerfüllungen in Richtung Bohrlochmund durch das Druckwasser zu verhindern, dass zur Verkürzung der Klebelänge im Bohrlochtiefsten und damit zur Schwächung des Zweischritt-Inliner-Vollverbundankers im Einsatz führt.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Oberbegriffes im Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dargelegt, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und Darstellung in den folgenden Zeichnungen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 zeigt einen eingebauten Inliner-Hohlstabvollverbundanker mit Ankerplatte, Ankermutter mit dem Ankeradapter und Druckwasseranschluss.

2 zeigt einen fertig eingebauten Inliner-Hohlstabvollverbundanker mit Ankerschale und Ankermutter mit einer halbseitigen Ansicht.

3 zeigt den Ankerfuß des Inliner-Hohlstabvollverbundankers im Längsschnitt, mit dem Auspresskolben, Dichthülse, Ankerplatte mit Ankermutter.

4 zeigt unter A, B, C, D, E, F, G und H, die Anordnung der verschiedenen Querschnitte der Härter- und Klebermodule im Inliner-Hohlstabvollverbundanker.

5 zeigt den Ankerkopf im Längs- und Querschnitt, den Mischerkopf für den Druckkleber mit dem Berstventil und tangential-parallel angeordnete Schlitze.

6 zeigt den Mischerkopf im Längs- und Querschnitt, mit tangential angeordneten Schlitzen für Parallel- oder Mischpatronen.

7a. und b. zeigt weitere Ausbildungen der Schlitze der Mischeinrichtung am Ankerkopf.

8 zeigt den Ankerkopf mit einer Meißelschneide.

9 zeigt den Ankerkopf mit einem eingeschweißten Verschlussstopfen.

10 zeigt den Ankerkopf als ein Zusatzteil, bestehend aus dem Ausräummeißel mit den radial angeordneten statischen Mischerschlitzen.

Ausführungsbeispiele:

1 zeigt einen eingebauten Inliner-Hohlstabvollverbundanker 1 mit der sechseckigen statisch bestimmten Ankerschale 5, die Ankermutter 4 mit dem balligen Sitz 6, als Spannelement und den Ankeradapter 8 mit dem Druckwasseranschluss 66.

Auf dem Gewinde 3 wird mit der Bajonettverbindung 7, der Ankeradapter 8 mit dem Druckwasseranschluss 66 montiert, mit dem das vorkonfektionierte Druck- 9 oder Granulatgemisch 64, bzw. die Linear- 61, Schicht- 11, 57, 58, 59 und Kreuzbandpatronen 60, mit dem Kolben 12 aus dem Hohlstabbohrung 13, über eine Mischeinrichtung 14 mit mittigen Längsschlitzen 42, in den Ringraum 15, zwischen Hohlstabverbundanker 1 und Bohrloch 16, zur chemischen Aushärtung und Festlegung des Hohlstabverbundankers 1 mit dem Gebirge 19, ausdrückt wird.

Die sechseckige Ankerschale 5 ist statisch bestimmten so ausgebildet, dass sich drei Ecken 17, als Spitzen 18 mit dem Gebirge 19 verkrallen und bei weichem Gestein drei weitere Ecken 20, das weitere Einsinken der Ankerschale 5 durch die damit verbundene Vergrößerung der Auflagerfläche verhindern.

Der ballige Sitz 6 der Ankermutter 4 auf der Ankerschale 5, sicherte die statisch gesicherte und bewegliche Anpassung der Ankerschale 5, zu jedem nicht bankrecht gesetztem Bohrloch 16.

2 zeigt einen eingebauten vollverklebten Inliner-Hohlstabvollverbundanker 1, der am Ankerfuß 2 mit dem Gewinde 3 eine Ankermutter 4 mit einer statisch bestimmten, sechseckigen Ankerschale 5 mit einem balligen Sitz 6 aufnimmt und mit dem im Ringraum 15 durch den Auspresskolben 12 ausgedrückten, chemisch ausgehärtetem Druckkleber- 9 bzw. Granulatgemisch 64 oder mit den Linear- 61, Schicht- 11 und Kreuzbandpatronen 60, mit dem Gebirge 19 in der ges. Ankerlänge 31 verbunden ist.

3 zeigt den Ankerfuß 2 des Inliner-Hohlstabverbundankers 1 im Längsschnitt, mit der Dichthülse 21 und der Montagekralle 22, dass die Wandstärke 23 des Hohlstabankers 1, stärker als der Radius r der Hohlstabbohrung 24 ausgelegt ist.

Die Dichthülse 21 mit der Montagekralle 22 legt sich mit einem Dichtflansch 25 mit den beiderseitig angeordneten Dichtlippen 10, gegen den Hohlstabverbundanker 1 und dient nach dem Einbringen des Hohlstabverbundankers 1 in das Bohrloch 16, in Verbindung mit dem Gewinde 3, zur Aufnahme des Ankeradapter 8 mit der Bajonettverbindung 7.

Mit der Montagekralle 22 der Dichthülse 21, wird das Herausfallen beim Transport des Hohlstabverbundankers 1 verhindert und der Auspresskolben 12 mit dem Klebergemisch 14 oder die Parallel- 10 oder Mischpatronen 11 gesichert.

Der Auspresskolben 12 mit den Drucklamellen 26 und den Schiebelamellen 27 schiebt bei Beaufschlagung mit Druckwasser 8, das vorkonfektionierte Druckklebergemisch 9 aus der Hohlstabbohrung 24 des Hohlstabverbundankers 1 in den Ringraum 15 des Bohrloches 16.

Vor Einbringung des Hohlstabverbundankers 1 in das Bohrloch 16 wird die Ankerschale 5 aufgeschoben und mit der Ankermutter 4 auf dem Gewindeansatz 3 gesichert.

Mit der Bewegung des Auspresskolbens 12 durch das Druckwasser 8, wird bei Verwendung des Druck- 9 und Granulatklebergemisches 64, nach dem Druckaufbau das Berstventil 28 zerstört und damit der Prozess, durch den im Druck- 9 und Granulatklebergemisch 64 eingelagerten Härter 29 im Makro oder Molekularbereich, mit der chemisch eingestellten Verzögerung, zur Aushärtung ausgelöst.

Das Druck- 9 oder Granulatklebergemisch 64 füllt den Ringraum 15 des Bohrloches 16 und quillt dann am Bohrlochmund 38 unter der Ankerschale 5 hervor.

Die Menge des Druck- 9 oder Granulatklebergemisches 64 richtet sich nach der Ankerlänge 31 mit der Hohlstabbohrung 13 und wird durch das erforderliche Volumen 32 des Ringraumes 15 bestimmt.

Der Auspresskolben 12 mit den angeordneten Druck- 26 und Schiebelamellen 27, funktioniert zwischen dem Klebergemisch 9, 53, 57, 58, 59, 60, 61 und dem Druckwasser 66, in dem alle Schlitze der Mischeinrichtungen 14, 36 40, 48, und 51 in der Sicherheitsstellung 65 so abgedichtet werden, dass mit dem Druckwasser 66 keine Klebermischung 9, 53, 57, 58, 59, 60, 61 vom Ankerkopf 35 zum Bohrlochmund 30 ausgepresst werden kann, die zur Schwächung des Verbundes mit dem Gebirge 19 des eingebrachten Hohlstabvollverbundankers 1 führen kann.

4 zeigt in den Profilquerschnitten „A" „B" „C" „D" „E" „F" und „G" die unterschiedliche Anordnung der Schichtpatronen 46 mit der beispielhaften Anordnungen des Klebers 10 mit dem Härter 29.

Der Profilquerschnitt „A" zeigt die asymmetrische Anordnung der Schichtpatrone 11 mit dem Kleber 10 und Härter 29. Zur besseren Verteilung durch die Mischeinrichtung 14, 40, 46 oder 49, werden die Schichten 29 und 10 vor dem anfrosten, in der Längsachse 33 gewindeartig verdreht.

Der Profilquerschnitt „B" zeigt die symmetrische Anordnung der Kleber 10 mit dem außen liegenden Härter 29.

Im Profilquerschnitt „C" wird eine weitere symmetrische Anordnung des Klebers 10 mit dem Härter 29, in der mittigen Anordnung 29 dargestellt.

Die Schichtpatrone mit dem Querschnitt „D" zeigt die weitere Verteilung zwischen Kleber 10 und Härter 29 mit einer Doppelschicht 34.

Die Anordnungen „A, B, C, D und G" können außerdem zur besseren Verteilung des Härters 29 mit der Mischeinrichtung 14, 40, 46 oder 49, gewindeartig wie in dem Profilquerschnitt „E" dargestellt, vor dem anfrosten, um die Längsachse 33 zusätzlich verdreht werden.

In dem Patronenquerschnitt „F" wird ein Druck- 9 und Granulatklebergemisch 64 dargestellt, in dem der Härter 29 im Makro- oder Mikrobereich des Klebergemisches 9 bzw. 64 chemisch so eingelagert ist, dass mit dem Auspressdruck durch den Auspresskolben 12, der chemische Aushärteprozess im Ringraum 15, durch eine Verflüssigung der Klebergemische 9 und 64 mit einem Berstventil 28 ausgelöst wird und eine Mischeinrichtung 14, 40, 46 oder 49 nicht erforderlich wird.

Mit dem Patronenquerschnitt „G" wird beispielhaft eine von mehreren kreuzförmigen Anordnungen mit dem Kleber 10 und Härter 29 in Kunststoffschläuchen 54 vorgesehen, mit der mit den statischen Mischeinrichtungen 14, 36, 40, 46 und 49 eine optimale Vermengung erreicht wird. Die Kreuzbandpatrone 60 kann als Patronenmodul 55, als auch als angekühltes Linearmodul 61 in der erforderlichen Ankerlänge 31 in die Hohlstabbohrung 13 montiert werden und aus mehr als 3 Kreuzbandkammern 63 bestehen.

Der Patronenquerschnitt „H" zeigt die Anordnung des Klebers 10 in einem Kunststoffschlauch 81, der von einem Außenschlauch 82 mit dem Härter 29 umgeben ist.

5 zeigt den Ankerkopf 35 im Längsschnitt A–B, und dem Querschnitt C–D, des Hohlstabverbundankers 1 mit der statischen Mischeinrichtung 36 und den tangential-parallel angeordneten Schlitzen 37.

Der Ankerkopf 35 mit dem Berstventil 38, das nach der konstruktiven Auslegung mit dem Druckwasser 8 auf den Auspresskolben 12 nach dem Berstvorgang, dann den chemischen Prozess zur Aushärtung des Duck- 9 und Granulatklebergemisches 64 im Ringraum 15 des Bohrloches 19 einleitet.

Zur Aufnahme des Wasserdruckes 8 im Ankerkopf 35, wird der Hohlraum 13 des Hohlstabverbundankers 1 mit einem Gewindestopfen 39 gesichert, damit eine einwandfreie Zerstörung des Berstventiles 12, bei Erreichung des Berstdruckes erfolgt.

6 Eine weitere Variante der statischen Mischeinrichtung 40, sieht die mittig axiale 42 und die tangentiale Anordnung 41 der Schlitze in dem Längsschnitt E–F und dem Querschnitt G–H vor.

Im Querschnitt G–H werden in der oberen Hälfte die Schlitze 42 axial mittig zur Mischeinrichtung 14 angeordnet und in der unteren Hälfte die tangentiale Anordnung zur Mischeinrichtung 40 dargestellt.

Eine Mischeinrichtung 14, 36, 40, 46 oder 49 wird erforderlich, wenn der Kleber 10 und der Härter 29 entsprechend dem Mischungsverhältnis, in anteilig ausgebildeten Linear- 61, Schicht- 11, 57, 58, 59 und Kreuzbandpatronen 60, in der Hohlstabbohrung 13 des Hohlstabverbundankers 1, angefrostet montiert wird.

Die Schlitze 37, 41, 42, 47 und 50 in den statischen Mischeinrichtungen 14, 36, 40, 46 und 49 werden so eng gehalten, dass beim Auspressvorgang durch das Druckwasser 8 mit dem Auspresskolben 12, eine einwandfreie Zerstörung der Schichtpatronen 11 in den Mischeinrichtungen 14, 36, 40, 46 und 49 erreicht wird.

Nach der Montage des Hohlstabverbundankers 1 mit den vorgefrosteten, Schicht- 11, 57, 58, 59, Kreuzband- 60 und Linearpatronen 61, wird der Dichtstopfen 43 in der Montageposition 44 eingebracht, der Abschlussstopfen 24 mit der Montagekralle 22 montiert und am Ankerkopf 35 der Auspresskolben 12 mit der Dichthülse 21, gesichert mit der Montagekralle 22, in der Ankeröffnung 46 montiert.

Der Dichtstopfen 43 wird durch den Wasserdruck 8 beim Auspressvorgang aus der Montageposition 44 zum Ankerende 47 des Ankerkopfes 35 in den dafür angeordneten Hohlraum 45, gegen den Abschlussstopfen 24 gedrückt und behindert damit nicht den Mischvorgang des Klebers 10 mit dem Härter 29 in den Schicht- 11, 57, 58, 59, Kreuzband- 60 und Linearpatronen 61 und das Austreten in den Ringraum 15.

7a. zeigt die Ansicht des Ankerkopfes 35 vom Hohlstabverbundanker 1, mit der statischen Mischereinrichtung 46, mit gezackten Schlitzen 47, die auf der Längsachse 48 des Hohlstabverbundankers 1 angeordnet sind.

7b. zeigt die Ansicht des Ankerkopfes 35 mit der statischen Mischereinrichtung 49 in einer weiteren Variante und sieht die Anordnung der Schlitze in einer Wellenform 50, auf der Längsachse 48 vor.

8 zeigt den Längs- und Querschnitt durch den Ankerkopf 35 mit einem Aufschweißmeißel 68 und dem Stopfenansatz 72 in der Ankeröffnung 46 der Hohlstabbohrung 13, in dem der Druckkleber 9 oder das Granulatgemisch 64, sowie die Schicht- 11, 57, 58, 59 Kreuzband 60 und Linear- 61 oder Schicht- und Kreuzbandpatronen 11, 57, 58, 59 und 60 eingebracht wurden.

Mit dem Kolbenanschlag 76, für den Auspresskolben 12, wird die Sicherheitsstellung 65 vom Kolben 12 erreicht, mit der im Ankerkopf 35 die Schlitze 37, 41, 42, 49 und 52 der Mischeinrichtungen 14, 36, 40, 48 und 51 vom Druckwasser 66 getrennt werden.

9 zeigt den Längs- und Querschnitt durch den Ankerkopf 35 mit einem Einschweißstopfen 69 in der Hohlstabbohrung 13, in dem der Druckkleber 9 oder das Granulatgemisch 64, sowie die Schicht- 11, 57, 58, 59 Kreuzband- 60 oder Linearpatronen 61 eingebracht wurden.

Mit dem Kolbenanschlag 76, für den Auspresskolben 12, wird die Sicherheitsstellung 65 vom Kolben 12 erreicht, mit der im Ankerkopf 35 die Schlitze 37, 41, 42, 49 und 52 der Mischeinrichtungen 14, 36, 40, 48 und 51 vom Druckwasser 66 getrennt werden.

10 zeigt den Längsschnitt durch einen Ankerkopf 74 mit einem Ausräummeißel 68 als Aufsatzteil 78, dem der statische Mischer 76, zur besseren Herstellung zugeordnet wurde. Die im Mischer 76 radial unter einer Neigung 77 angeordneten Mischerschlitze 75, entsprechen den Ausführungen 42, 49 und 52.

1
Inliner-Hohlstabvollverbundanker
2
Ankerfuß, zu 1
3
Gewinde zu, 1
4
Ankermutter, zu 1
5
Ankerschale, zu 3
6
Sitz, ballig, zu 4
7
Bajonettverbindung, zu 3
8
Ankeradapter, zu 7
9
Druckklebergemisch, zu 1
10
Kleber, zu 9, 11 und 81
11
Schichtpatronen, zu 10
12
Auspresskolben, zu 1
13
Hohlstabbohrung, zu 1
14
Mischeinrichtung, statisch, zu 35
15
Ringraum, zu 16
16
Bohrloch, zu 19
17
Ecken, zu 5
18
Spitzen, zu 5
19
Gebirge
20
Ecken, zu 19
21
Dichthülse, zu 1
22
Montagekralle, zu 21
23
Wandstärke, zu 1
24
Abschlussstopfen, zu 1
25
Dichtflansch, zu 21
26
Drucklamellen, zu 12
27
Schiebelamellen, zu 12
28
Berstventil, zu 35
29
Härter, zu 9, 10, 11, 61, 64
30
Bohrlochmund, zu 19
31
Ankerlänge, zu 1
32
Ringraum-Volumen, zu 15
33
Längsachse, zu 34
34
Doppelschicht, zu 11
35
Ankerkopf, zu 1
36
Mischeinrichtung, statisch, zu 35
37
Schlitze, tangential-parallel, zu 35
38
Radius r, zu 13
39
Gewindestopfen, zu 35
40
Mischeinrichtung, statisch, zu 35
41
Schlitze, tangential, zu 40
42
Schlitze, mittig, axial zu 14
43
Dichtstopfen, zu 14, 36,
44
Montageposition, zu 43
45
Endlage, zu 43
46
Ankeröffnung, zu 1
47
Ankerende, zu 1
48
Mischeinrichtung, zu 35
49
Schlitze, gezackt, zu 48
50
Längsachse, zu 1
51
Mischeinrichtung, zu 35
52
Schlitze gewellt, zu 51
53
Klebermasse, pastös, zu 1
54
Kunststoffschlauch, zu 10 und 11
55
Patronenmodul, zu 10, 11 und 54
56
Härterblasen, zu 29
57
Schichtpatrone,
symmetrisch, zu 10, 11 und 54
58
Schichtpatrone,
asymmetrisch, zu 10, 11 und 54
59
Schichtpatrone,
spiralförmig, zu 10, 11 und 54
60
Kreuzbandpatrone, zu 10, 11 und 54
61
Linearmodul, zu 10, 11 und 54
62
Oberfläche, gerippt, zu 1
63
Kreuzbandkammer, zu 60
64
Granulatgemisch, mit Kleber, zu 1
65
Sicherheitsstellung, zu 12
66
Druckwasser- und Anschluss, zu 8
67
Kolbenanschlag, zu 12
68
Ausräummeißel als Aufschweißteil, zu 1
69
Einschweißstopfen, zu 1
70
Schneide, zu 68
71
Dichtlippen, zu 25
72
Stopfenansatz, zu 68
73
Einbuchtungen, konkav zu 12
74
Ankerkopf, mit Mischer, zu 1
75
Radial, geneigte Mischerschlitze, zu 74
76
Statische Mischer, als Zusatzteil, zu 1
77
Neigung, Mischerschlitz, zu 76
78
Aufsatzteil, zu 74
79
Kordel- oder Trapezgewinde, zu 1
80
Schweißnaht, zu 74 und 78
81
Kleberpatrone mit Außenhärter, zu 82
82
Kunststoffschlauch, außen mit Härter, zu 81


Anspruch[de]
Inliner-Hohlstabvollverbundanker für den Einsatz im Berg,- Tunnel,- Tief- und Felsbau, ohne Zwischenmittel wie zusätzliche Innenkanäle zur Spülung oder Absaugung von Bohrklein und ohne ein Innenrohr als Klebermagazin dadurch gekennzeichnet, dass mit einem in einer Hohlstabbohrung (13) ohne weitere Mittel eingelagerter, vorkonfektionierter Kleber (9, 10, 11, 55, 57, 58, 59, und 60), als Paste (53) oder Granulat (64) mit/ohne Kunststoffschlauch (54), mit/ohne Mischeinrichtung (14, 36, 40, 48 und 51) durch den Auspressvorgang mit einem Kolben (12), die chemische Aushärtung im Ringraum (15) des Bohrloches (16) zwischen dem Inliner-Hohlstabvollverbundanker (1) und Gebirge (19) ausgelöst wird. Inliner-Hohlstabvollverbundanker, nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die vorkonfektionierte Klebermasse (53), im pastösen Zustand, mit chemisch ein-gelagertem Härter (29) in der Hohlstabbohrung (13) ohne Kunststoffschläuche (54) eingebaut wird. Inliner-Hohlstabvollverbundanker, nach einem der Ansprüche 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die pastöse Klebermasse (53) ohne Kunststoffschläuche (54) chemisch so eingestellt ist, dass sich diese unter Druck verflüssigt. Inliner-Hohlstabvollverbundanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Klebermasse (64) als Granulat mit dem anteilig eingelagerten Härter (29) chemisch so eingestellt ist, dass sich diese unter Druck verflüssigt. Inliner-Hohlstabvollverbundanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass das vorkonfektionierte Druckklebergemisch (9) oder die Patronenmodule (55) als Schichtpatronen (11) bzw. Klebermasse (53) oder Granulat (64) ohne Spülkanal und Innenrohr, als Klebermagazin in der Hohlstabbohrung (13) eingebracht werden. Inliner-Hohlstabvollverbundanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke (23) des Hohlstabverbundankers (1), stärker als der Radius (38) der Hohlstabbohrung (13) ausgebildet ist. Inliner-Hohlstabvollverbundanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass im Ankerkopf (35 und 74) mit einer statischen Mischeinrichtung (14, 36, 40, 48, 51 und 76), die Aushärtung zwischen Kleber (10) und dem Härter (29) ausgelöst wird. Inliner-Hohlstabvollverbundanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (41) in der statischen Mischeinrichtung (40) am Ankerkopf (35) tangential zur Hohlstabbohrung (13) angeordnet sind. Inliner-Hohlstabvollverbundanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (37) der statischen Mischeinrichtung (36) tangential-parallel ausgebildet sind. Inliner-Hohlstabvollverbundanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (52) der statischen Mischeinrichtung (48 oder 51) wellenförmig oder gezackt, parallel oder radial (75) angeordnet sind. Inliner-Hohlstabvollverbundanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (37, 41, 42, 49 und 52) der statischen Mischeinrichtungen (14, 36, 40, 48 und 51) am Ankerkopf (35), schmaler ausgebildet sind als die in dem Druck- und Granulatklebergemisch (9 und 64) eingelagerten Härterblasen (56). Inliner-Hohlstabvollverbundanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Druck- und Granulatklebergemisch (9 und 64) eingelagerten Härterblasen (56) größer sind, als die Schlitze (37, 41, 42, 49 und 52) der statischen Mischeinrichtungen (14, 36, 40, 48 und 51). Inliner-Hohlstabvollverbundanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass das Druckklebergemisch (9) mit dem Härter (29), zur Vorkonfektionierung in der Hohlstabbohrung (13), als Linearmodul (61) vormontiert wird. Inliner-Hohlstabvollverbundanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass der Auspresskolben (12) in der Hohlstabbohrung (13), mit selbstdichtenden Drucklamellen (26) und Schiebelamellen (27) ausgebildet ist. Inliner-Hohlstabvollverbundanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 14 dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerfuß (2) für den Druckwasseranschluss (8) mit einer Dichthülse (21) und Dichtflansch (25) ausgebildet ist. Inliner-Hohlstabvollverbundanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 15 dadurch gekennzeichnet, dass der Kleber (10) und Härter (29) zur Vorkonfektionierung als Schicht- (11), Kreuzbandpatrone (60), Patronen- (55) oder Linearmodul (61), in Kunststoffschläuchen (54, 81 und 82) symmetrisch (57), asymmetrisch (58) oder spiralförmig (59), zur Vorkonfektionierung in der Hohlstabbohrung (13), vor der Montage gefrostet werden. Inliner-Hohlstabvollverbundanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 16 dadurch gekennzeichnet, dass die Kreuzbandpatrone (60) aus mindestens 3 Kreuzbandkammern (63) gebildet wird. Inliner-Hohlstabvollverbundanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 17 dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtpatronen (11) als Patronenmodule (55) bei der Montage in der Hohlstabbohrung (13) um ca. 90° versetzt, montiert werden. Inliner-Hohlstabvollverbundanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 18 dadurch gekennzeichnet, dass die Dichthülse (21) mit einer Montagekralle (22), ausgebildet ist. Inliner-Hohlstabvollverbundanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 19 dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (25) der Dichthülse (21) beiderseitig mit Dichtlippen (71) ausgebildet ist. Inliner-Hohlstabvollverbundanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 20 dadurch gekennzeichnet, dass der Stopfen (24) eine Montagekralle (22) besitzt. Inliner-Hohlstabvollverbundanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 21 dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerkopf (35) mit einem Aufschweißmeißel (68) aus gebildet ist. Inliner-Hohlstabvollverbundanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 22 dadurch gekennzeichnet, dass, der Hohlstabvollverbundanker (1) am Ankerende (47) im Ankerkopf (35) mit der Hohlstabbohrung (13) den Stopfenansatz (72) als Kolbenanschlag (67) für den Auspresskolben (12) aufnimmt. Inliner-Hohlstabvollverbundanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 23 dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerkopf (35) mit einem Gewindestopfen (39) als Kolbenanschlag (67) ausgebildet ist. Inliner-Hohlstabvollverbundanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 24 dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht- und Kreuzbandpatronen (11, 57, 58, 59 und 60) als Module bemessen sind. Inliner-Hohlstabvollverbundanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 25 dadurch gekennzeichnet, dass der Auspresskolben (12) konkave Einbuchtungen (73) er hält. Inliner-Hohlstabvollverbundanker, nach einem der Ansprüche 1 bis 26 dadurch gekennzeichnet, dass die Dichthülse (21), der Auspresskolben (12), der Abschlussstopfen (24), das Berstventil (28) und der Dichtstopfen (43) aus Kunststoff bestehen. Verfahren zur Vorkonfektionierung eines Inliner-Hohlstabvollverbundankers, nach einem der Ansprüche 1 bis 27 dadurch gekennzeichnet, dass mit der Vorkonfektionierung der Inliner-Hohlstabvollverbundanker (1), keine zusätzlichen Mittel zur Aufnahme in der Hohlstabbohrung (13) und zur Aufnahme in das Magazin einer Bohrlafette benötigt werden. Verfahren zur Herstellung der Schlitze (37, 41, 42, 49 und 52) der statischen Mischeinrichtungen (14, 36, 40, 48 und 51) im Ankerkopf (35), mit Laser- oder Wasserstrahlschnitten. Verfahren zur Trennung des Klebergemisches (9) vom Druckwasser (66) mit dem Kolbenanschlag (67) zur Abdeckung der Schlitze (37, 41, 42, 49, und 52) in den Mischeinrichtungen (14, 36, 40, 48, 51 und 76) durch den Auspresskolben (12) mit den konkaven Ausbuchtungen (73) in der Sicherheitsstellung (65).






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