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Dokumentenidentifikation DE19708010C2 21.06.2000
Titel Polymer-Stützisolator und Verfahren zu seiner Herstellung
Anmelder NGK Insulators, Ltd., Nagoya, Aichi, JP
Erfinder Moriya, Tsutomu, Chita, Aichi, JP;
Shogo, Takeshi, Gifu, JP;
Fujii, Shuji, Virginia-Beach, Va., US
Vertreter Tiedtke, Bühling, Kinne & Partner, 80336 München
DE-Anmeldedatum 27.02.1997
DE-Aktenzeichen 19708010
Offenlegungstag 04.09.1997
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 21.06.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.06.2000
IPC-Hauptklasse H01B 17/16
IPC-Nebenklasse H01B 17/32   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Polymer- Stützisolator, der einen Kern aus faserverstärktem Kunststoff, ein aus Gummi gemachtes, auf einer äußeren Oberfläche des Kerns angebrachtes Isolationsdeckschichtelement, sowie an beiden Endstücken des Kerns festgeklemmte metallische Armaturen umfaßt, wobei ein Endstück des Isolationsdeckschichtelements in ein Endstück der metallische Armatur eingeführt ist, und auf ein Verfahren zur Herstellung eines Polymer- Stützisolators mit dem vorstehend genannten Aufbau.

Im allgemeinen ist ein Polymer-Stützisolator als eine Art von Isolator bekannt. Fig. 5 ist eine schematische Ansicht, in der ein Aufbau des bekannten Polymer-Stützisolators gezeigt ist. Der in Fig. 5 gezeigte Polymer-Stützisolator 51 umfaßt einen Kern 52 aus faserverstärktem Kunststoff, ein aus Gummi gemachtes Isolationsdeckschichtelement 53, das auf einer äußeren Oberfläche des Kerns 52 angebracht ist, sowie an beiden Endstücken des Kerns 52 festgeklemmte metallische Armaturen 54. Zusätzlich ist ein Endstück des Isolationsdeckschichtelements 53 in einen Freiraum zwischen einem Endstück der metallischen Armatur 54 und dem Kern 52 eingeführt.

Der Aufbau des vorstehend genannten Polymer-Stützisolators 51 unterscheidet sich nicht sehr von dem anderer bekannter Isolatoren. Jedoch ist wie in Fig. 6 gezeigt der Polymer- Stützisolator 51 mittels eines Befestigungshalters 62 in einer geneigten Art an einem Leitungsmast 64 befestigt, wenn er tatsächlich zum Tragen einer Übertragungsleitung 61 verwendet wird. Daher wird, da eine Biegungskraft auf ein leitungstragendes Ende des Polymer-Stützisolators 51 einwirkt, eine maximale von einer derartigen Biegungskraft hervorgerufene Druck-/Zugbelastung am Hebelpunkt des Kerns 52 des Polymer- Stützisolators 51 erzeugt. Zusätzlich ist eine Scherbeanspruchung an dem einem Trägerabschnitt der an einer Leitungsmastseite angebrachten metallischen Armatur 54 entsprechenden Kern 52 konzentriert.

Wie in Fig. 5 im Detail gezeigt, ist im bekannten Polymer- Stützisolator 51 mit dem vorstehend genannten Aufbau ein Endstück des Isolationsdeckschichtelements 53 in ein Endstück der metallischen Armatur 54 eingeführt. In diesem Fall gibt es einen Freiraum 63, der durch den Kern 52, ein Endstück 53a des Isolationsdeckschichtelements 53, und eine innere Oberfläche eines Endstücks 54a der metallischen Armatur 54 definiert ist. Daher wird beim Einwirken einer Biegungskraft auf einen Spitzenabschnitt des Polymer-Stützisolators 51 eine Belastung leicht am Anfangspunkt des Freiraums 63 konzentriert, d. h. am Verbindungspunkt 54b zwischen der metallische Armatur 54 und dem Kern 52, und dadurch entsteht ein derartiges Problem, daß manchmal winzige Brüche gebildet werden.

Darüber hinaus wird der Polymer-Stützisolator 51 mit dem in Fig. 5 gezeigten Aufbau durch die Schritte der Bildung des aus Gummi gemachten Isolationsdeckschichtelements 53 auf einer äußeren Oberfläche des Kerns 52, des Anbringens der metallischen Armatur 54 an einem Ende des Kerns 52 sowie des Festklemmens und Fixierens der metallischen Armatur 54 an den Kern 52 durch Anlegen eines Drucks an die metallische Armatur 54 hergestellt. In dem vorstehend genannten Festklemm- und Fixierungsschritt entsteht bei Vorhandensein eines Freiraums 63, der wie vorstehend genannt durch den Kern 52, ein Endstück 53a des Isolationsdeckschichtelements 53 und eine innere Oberfläche eines Endstücks 54a der metallischen Armatur 54 definiert ist, zudem ein derartiges Problem, daß eine Belastung leicht am Anfangspunkt des Freiraums 63, d. h. am Verbindungspunkt 54b zwischen der metallischen Armatur 54 und dem Kern 52, konzentriert wird.

Entsprechend verschiedener vorstehend genannter Faktoren werden bei der tatsächlichen Verwendung oder bei einem Herstellungsschritt, falls ein Druck an den Spitzenabschnitt des Polymer-Isolators 51 angelegt wird, selbst unter etwa 50% des Sicherungsdrucks, dem der Polymer-Stützisolator 51 standhalten muß, manchmal winzige Brüche in der Nähe des Verbindungspunkts 54b zwischen der metallischen Armatur 54 und dem Kern 52 gebildet. Daher gibt es bei dem bekannten Polymer- Stützisolator 51 einen Spielraum zur Verbesserung gegenüber einem langanhaltenden Sicherungsdruck.

Zusätzlich ist zur Verringerung einer Belastung des Befestigungsstücks eines Polymer-Isolators vom vorliegenden Anmelder in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 5-274936 eine derartige Technik offenbart, daß ein aus faserverstärktem Kunststoff gemachtes zylindrisches Belastungskonzentrationsabbauelement an einem offenen Endstück einer inneren Oberfläche der metallischen Armatur angebracht ist. Jedoch ist die in der japanischen Offenlegungsschrift 5-274936 für den bekannten Polymer-Isolator offenbarte Technik nicht ausreichend, um die vorstehend genannten Probleme für den Polymer- Stützisolator, auf den ein Biegungsdruck einwirkt, zu lösen, und daher können die vorstehend genannten Probleme nicht gelöst werden.

Ferner ist aus der DE 37 43 888 A1 ein Isolator mit einer Beschichtung aus thermoplastischem Kunststoff bekannt. Bei diesem Isolator sind die metallischen Armaturen zur Abdichtung gegen Witterungseinflüsse und zur Vermeidung von Luftspalten auf die Kunststoffbeschichtung des Kerns aufgeschrumpft und mit Kunststoff bedeckt.

Des weiteren zeigt die DE 33 02 788 C2 einen Isolator, in dem ein Spalt zwischen dem Kern und der metallischen Armatur mit einer witterungsbeständigen Vergußmasse verschlossen ist.

Schließlich ist aus der DE-OS-28 55 211 ein Isolator bekannt, in welchem ein Spalt zwischen Armatur und Kern mit einem Silikondichtring und einem synthetischen Fett abgedichtet ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Polymer-Stützisolator zu schaffen, in dem Brüche in einem Kern aus faserverstärktem Kunststoff vermieden werden, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Polymer-Stützisolators vorzuschlagen.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Stützisolators mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie hinsichtlich des Verfahrens mit den Merkmalen der Ansprüche 4 und 6 gelöst.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Polymer- Stützisolators, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist;

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer anderen Ausführungsform eines Polymer-Stützisolators gemäß der Erfindung;

Fig. 3 eine schematische Ansicht einer noch anderen Ausführungsform eines Polymer-Stützisolators gemäß der Erfindung;

Fig. 4 eine graphische Darstellung des Ergebnisses einer Untersuchung zulässiger Biegungsdrücke von Polymer- Stützisolatoren gemäß der Erfindung und von dem bekannten Beispiel;

Fig. 5 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines bekannten Polymer-Stützisolators; und

Fig. 6 eine schematische Ansicht eines Anwendungszustands des Polymer-Stützisolators.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, in der ein Polymer- Stützisolator, der gemäß der Erfindung hergestellt ist, gezeigt ist. In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform umfaßt ein Polymer-Stützisolator 1 einen Kern 2 aus faserverstärktem Kunststoff, ein aus Gummi wie Silikongummi oder dergleichen gemachtes Isolationsdeckschichtelement 3, das auf einer äußeren Oberfläche des Kerns 2 angebracht ist, sowie an beiden Endstücken des Kerns 2 festgeklemmte und fixierte metallische Armaturen 4. Darüber hinaus ist ein Endstück des Isolationsdeckschichtelements 3 in ein Endstück der metallischen Armatur 4 eingeführt. Der vorstehend genannte Aufbau ist mit dem des bekannten Polymer-Stützisolators identisch.

Hier ist der gesamte durch eine innere Oberfläche eines Endstücks 4a der metallischen Armatur 4 definierte Freiraum 11 mit einem Endstück 3a des Isolationsdeckschichtelements 3 gefüllt. Daher ist Gummi mit der gleichen Zusammensetzung wie die des Isolationsdeckschichtelements 3 in das Endstück 4a der metallischen Armatur 4 zu einem Krümmungsausgangspunkt 12 hin gefüllt, an dem das Endstück 4a sich von dem Kern 2 wegzubiegen beginnt.

Somit ist es möglich, durch Einbringen des elastischen Elements wie Silikongummi in den gesamten durch eine innere Oberfläche eines Endstücks 4a der metallischen Armatur 4 definierten Freiraum 11, so daß dieser mit einem Endstück 3a des Isolationsdeckschichtelements 3 gefüllt ist, effektiv eine Bildung von winzigen Brüchen in dem Kern 2 in einem dem Krümmungsausgangspunkt 12 entsprechenden Stück bei einer tatsächlichen Verwendung oder in einem Herstellungsschritt zu verhindern, wobei in einem Festklemmschritt während des Herstellungsverfahrens ein Druck nur an ein Verbindungsstück zwischen der metallischen Armatur 4 und dem Kern 2 angelegt wird. Das heißt, daß in Fig. 1 das Stück, an das ein Druck angelegt wird, ein als X-X-Ebene angenommenes oberes Ende hat, wobei die X-X-Ebene durch den Krümmungsausgangspunkt 12 geht und senkrecht auf den Kern 2 steht, oder ein Stück unterhalb der X-X-Ebene ist.

Der in Fig. 1 gezeigte Polymer-Stützisolator 1 wird durch Anbringen der metallischen Armatur 4 an beiden Enden des Kerns 2, Festklemmen und Fixieren der metallischen Armatur 4 an dem Kern 2 durch Anlegen eines Drucks nur an ein Verbindungsstück zwischen der metallische Armatur 4 und dem Kern 2, und gleichzeitiger Bildung des aus Gummi gemachten Isolationsdeckschichtelements 3 auf einer äußeren Oberfläche des Kerns 2 und eines elastischen Elements in einem durch den Kern 2, eine innere Oberfläche der metallischen Armatur 4 und eine Endoberfläche des Isolationsdeckschichtelements 3 definierten Freiraum 11 hergestellt.

Dabei wird in einem Festklemmschritt während des Herstellungsverfahrens durch Anlegen eines Drucks nur an ein Verbindungsstück zwischen der metallischen Armatur 4 und dem Kern 2 eine durch den angelegten Druck hervorgerufene Belastung nicht an einem dem Krümmungsausgangspunkt 12 entsprechenden Stück des Kerns 2 konzentriert, und daher ist es möglich, effektiv eine Bildung von winzigen Brüchen während des Festklemmschritts zu verhindern, wenn ein in der Nähe des Krümmungsausgangspunkts 12, an dem die metallische Armatur 4 sich von dem Kern 2 wegzubiegen beginnt, angelegter Druck kleiner als der an einem vom Krümmungsausgangspunkt 12 entfernten Stück angelegte Druck ist. Darüber hinaus ist es in dem Fall der mehrmaligen Wiederholung des Festklemmschritts möglich, eine Bildung von winzigen Brüchen in dem Kern 2 noch effektiver zu verhindern.

Die Fig. 2 und 3 sind jeweils schematische Ansichten, in denen andere Polymer-Stützisolatoren gemäß der Erfindung gezeigt sind. In den in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsformen sind Teile, die gleich denen in Fig. 1 sind, durch die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet, und deren Erläuterung ist hier weggelassen. In den in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsformen besteht ein Unterschied zu dem Isolator von Fig. 1 darin, daß ein vom Isolationsdeckschichtelement 3 verschiedenes elastisches Element 13 in dem durch den Kern 2, eine innere Oberfläche der metallischen Armatur 4 und ein Ende des Isolationsdeckschichtelements 3 definierten Freiraum 11 angebracht ist.

In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform hat das elastische Element 13 eine Zwischenhärte, die zwischen der der metallischen Armatur 4 und der des Isolationsdeckschichtelements 3 liegt. Da die metallische Armatur 4 aus einem Metall wie Edelstahl oder dergleichen und das Isolationsdeckschichtelement 3 aus Gummi wie Silikongummi oder dergleichen gemacht ist, ist es bevorzugt, als das elastische Element 13 faserverstärkten Kunststoff, Kunststoffe wie Formharz, EPDM-Gummi, oder Silikongummi mit einer größeren Härte als der des Isolationsdeckschichtelements 3 zu verwenden.

Erfindungsgemäß ist es möglich, eine Belastungskonzentration am Krümmungsausgangspunkt 12 effektiv zu verhindern, wenn ein elastisches Element 13 mit einer sich vermindernden Härte verwendet wird, so daß ein in Nachbarschaft zu der metallischen Armatur 4 befindlicher Abschnitt im wesentlichen die gleiche Härte wie die metallische Armatur 4 besitzt, die Härte zum Isolationsdeckschichtelement 3 hin schrittweise verringert wird, und ein sich in Nachbarschaft zum Isolationsdeckschichtelement 3 befindender Abschnitt im wesentlichen die gleiche Härte wie das Isolationsdeckschichtelement 3 besitzt.

In der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform hat das elastische Element 13 zur schrittweisen Verringerung der Härte des elastischen Elements 13 von der metallischen Armatur 4 zum Isolationsdeckschichtelement 3 einen Aufbau aus einem ersten elastischen Element 14 mit einer relativ großen Härte, die aber kleiner als die der metallischen Armatur 4 ist, an der Seite der metallischen Armatur 4, und einem zweiten elastischen Element 15 mit einer Härte, die kleiner als die des ersten elastischen Elements 14, aber größer als die des Isolationsdeckschichtelements 3 ist. Auch in dieser Ausführungsform ist es wie bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform möglich, eine Belastungskonzentration am Krümmungsausgangspunkt 12 effektiv zu verhindern. Es sollte bemerkt werden, daß in der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform zwei elastische Elemente zum Aufbau des elastischen Elements 13 verwendet werden, doch die Anzahl an zum Aufbau des elastischen Elements 13 zu verwendenden elastischen Elementen ist nicht auf zwei eingeschränkt, und drei oder mehr elastische Elemente können zum Aufbau des elastischen Elements 13 verwendet werden, wenn die vorstehende Härtebeziehung erfüllt ist.

Die in den Fig. 2 und 3 gezeigten Polymer-Stützisolatoren können durch Anbringen der metallischen Armatur 4 an beiden Enden des Kerns 2, Festklemmen und Fixieren der metallischen Armatur 4 an dem Kern 2 durch Anlegen eines Drucks nur an ein Verbindungsstück zwischen der metallischen Armatur 4 und dem Kern 2, Anbringen eines elastischen Elements in einem durch den Kern 2 und eine innere Oberfläche der metallischen Armatur 4 definierten Freiraum 11 und Bildung des aus Gummi gemachten Isolationsdeckschichtelements 3 auf einer äußeren Oberfläche des Kerns 2 hergestellt werden.

Die in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Polymer-Stützisolatoren gemäß der Erfindung und der in Fig. 5 gezeigte bekannte Polymer-Stützisolator wurden tatsächlich hergestellt. Dann wurde bei den Polymer-Stützisolatoren unmittelbar nach der Herstellung und nach Halten unter Druck für 10 Tage ein Grenzbiegungsdruck gemessen, bei dem sich die winzigen Brüche in dem Kern zu bilden beginnen. Die Ergebnisse sind in Fig. 4 gezeigt. Aus den in Fig. 4 gezeigten Ergebnissen ist ersichtlich, daß die in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Polymer- Stützisolatoren gemäß der Erfindung im Vergleich zu dem in Fig. 5 gezeigten bekannten Polymer-Isolator sowohl unmittelbar nach der Herstellung als auch nach zehntägiger Aufbewahrung einem größeren Biegungsdruck standhalten. Darüber hinaus ist aus Fig. 4 ersichtlich, daß die in den Fig. 2 und 3 gezeigten Beispiele im Vergleich zu dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel, das nur nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, vorzuziehen sind.

In den in den Fig. 1 bis 3 gezeigten vorstehenden Ausführungsformen ist nur ein Endstück des Polymer-Stützisolators gezeigt, doch dessen anderes Endstück hat im wesentlichen den gleichen Aufbau wie dieses Endstück, mit der Ausnahme, daß die Form der metallischen Armatur 4 anders ist. Die Polymer- Stützisolatoren gemäß der Erfindung werden auf die in Fig. 6 gezeigte Weise verwendet.


Anspruch[de]
  1. 1. Stützisolator (1), der einen Kern aus faserverstärktem Kunststoff (2), ein aus Gummi gemachtes, auf einer äußeren Oberfläche des Kerns aus faserverstärktem Kunststoff (2) angebrachtes Isolationsdeckschichtelement (3) sowie an beiden Endstücken des Kerns aus faserverstärktem Kunststoff (2) festgeklemmte metallische Armaturen (4) besitzt, wobei ein Endstück des Isolationsdeckschichtelements (3) in ein Endstück der metallischen Armatur (4) eingeführt ist, wobei ein elastisches Element in einem durch den Kern aus faserverstärktem Kunststoff (2), eine innere Oberfläche der metallischen Armatur (4) und eine Endoberfläche des Isolationsdeckschichtelements (3) definierten Freiraum (11) angebracht ist, und wobei ein Druck zum Festklemmen und Fixieren nur an einem Verbindungsabschnitt zwischen den metallischen Armaturen (4) und dem Kern aus faserverstärktem Kunststoff (2) anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element eine sich schrittweise ändernde Härte hat, die zwischen der der metallischen Armaturen (4) und des Isolationsdeckschichtelements (3) liegt, wobei ein in Nachbarschaft zu der metallischen Armatur (4) befindlicher Abschnitt die gleiche Härte wie die metallische Armatur (4), und ein in Nachbarschaft zum Isolationsdeckschichtelement (3) befindlicher Abschnitt die gleiche Härte hat wie das Isolationsdeckschichtelement (3).
  2. 2. Stützisolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von elastischen Elementen mit unterschiedlicher Härte zum Aufbau des elastischen Elements mit einer schrittweise abnehmenden Härte entlang des Kerns aus faserverstärktem Kunststoff (2) ausgerichtet sind.
  3. 3. Stützisolator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element aus dem gleichen Gummi wie das Isolationsdeckschichtelement (3) gemacht ist.
  4. 4. Verfahren zur Herstellung eines Stützisolators (1), der einen Kern aus faserverstärktem Kunststoff (2), ein aus Gummi gemachtes, auf einer äußeren Oberfläche des Kerns aus faserverstärktem Kunststoff (2) angebrachtes Isolationsdeckschichtelement (3) sowie an beiden Endstücken des Kerns aus faserverstärktem Kunststoff (2) festgeklemmte metallische Armaturen (4) besitzt, wobei ein Endstück des Isolationsdeckschichtelements (3) in ein Endstück der metallischen Armatur (4) eingeführt ist, mit den Schritten:

    Anbringen der metallischen Armaturen (4) an beiden Enden des Kerns aus faserverstärktem Kunststoff (2);

    Festklemmen und Fixieren der metallischen Armaturen (4) an dem Kern aus faserverstärktem Kunststoff (2) durch Anlegen eines Drucks nur an einen Verbindungsabschnitt zwischen der metallischen Armatur (4) und dem Kern aus faserverstärktem Kunststoff (2); und

    gleichzeitiges Ausbilden des aus Gummi gemachten Isolationsdeckschichtelements (3) auf einer äußeren Oberfläche des Kerns aus faserverstärktem Kunststoff (2) und eines elastischen Elements in einem Freiraum (11), der durch den Kern aus faserverstärktem Kunststoff (2), eine innere Oberfläche der metallische Armatur (4) und eine Endoberfläche des Isolationsdeckschichtelements (3) definiert ist,

    dadurch gekennzeichnet, daß

    ein in der Nähe eines Krümmungsausgangspunktes (12), an dem sich die metallischen Armatur (4) gegenüber dem Kern aus faserverstärktem Kunststoff (2) zu biegen beginnt, angelegter Druck kleiner ist als ein an einem von dem Krümmungsausgangspunkt (12) entfernten Abschnitt angelegter Druck.
  5. 5. Verfahren zur Herstellung eines Stützisolators nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Festklemm- und Fixierschritt der Druck mehrmals wiederholt angelegt wird.
  6. 6. Verfahren zur Herstellung eines Stützisolators (1), der einen Kern aus faserverstärktem Kunststoff (2), ein aus Gummi gemachtes, auf einer äußeren Oberfläche des Kerns aus faserverstärktem Kunststoff (2) angebrachtes Isolationsdeckschichtelement (3) sowie an beiden Endstücken des Kerns aus faserverstärktem Kunststoff (2) festgeklemmte metallische Armatur (4) besitzt, wobei ein Endstück des Isolationsdeckschichtelements (3) in ein Endstück der metallischen Armaturen (4) eingeführt ist, mit den Schritten:

    Anbringen der metallischen Armaturen (4) an beiden Enden des Kerns aus faserverstärktem Kunststoff (2);

    Festklemmen und Fixieren der metallischen Armaturen (4) an dem Kern aus faserverstärktem Kunststoff (2) durch Anlegen eines Drucks nur an einen Verbindungsabschnitt zwischen den metallischen Armaturen (4) und dem Kern aus faserverstärktem Kunststoff (2);

    Anbringen eines elastischen Elements in einem Freiraum (11), der durch den Kern aus faserverstärktem Kunststoff (2) und eine innere Oberfläche der metallischen Armatur (4) definiert ist;

    und

    Ausbilden des aus Gummi gemachten Isolationsdeckschichtelements (3) auf einer äußeren Oberfläche des Kerns aus faserverstärktem Kunststoff (2), dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Nähe eines Krümmungsausgangspunktes (12), an dem sich die metallischen Armatur (4) gegenüber dem Kern aus faserverstärktem Kunststoff (2) zu biegen beginnt, angelegter Druck kleiner ist als ein an einem vom Krümmungsausgangspunkt (12) entfernten Abschnitt angelegter Druck.
  7. 7. Verfahren zur Herstellung eines Stützisolators nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Festklemm- und Fixierschritt der Druck mehrmals wiederholt angelegt wird.






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