CH636677A5

CH636677A5 - Aufweitbarer dorn.

Info

Publication number: CH636677A5
Application number: CH461279A
Authority: CH
Inventors: Bruce E Peterson
Original assignee: Double E Co
Priority date: 1978-06-19
Filing date: 1979-05-17
Publication date: 1983-06-15
Also published as: GB2023256B; AU523273B2; DE2924707A1; NO792016L; FR2429354A1; CA1128912A; NO152035B; AU4806679A; JPS6316603B2; FI791880A; BR7903819A; BE877092A; DE2924707C2; FR2429354B1; GB2023256A; JPS5514387A; IT1119094B; SE7905353L; IT7968211A0; ES481584A1

Description

Die Erfindung betrifft einen aufweitbaren Dorn. Es sind bereits verschiedene Aufweitdorne bekannt geworden, die mittels eines Strömungsmediums betätigt werden. In den meisten Fällen werden die in der Mantelfläche des Aufweit-dornes sitzenden Klemmknöpfe radial nach aussen bewegt, bis sie zur Anlage an einen, den Dorn umgebenden Gegenstand kommen, wenn das Druckmedium dem Innern des Dornes zugeführt wird. Derartige Dorne haben verschiedene Nachteile. So kann die Haltekraft, mit der der Dorn den umgebenden Gegenstand hält, infolge von Leckage verringert werden, oder es können Verstopfungen in der Druckmittelleitung auftreten, z.B. durch Schmutz oder andere Fremdkörper in der Druckleitung, so dass auch hierdurch die Haltekraft verringert wird. Weiterhin müssten teuere Anschlüsse

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und Steuerorgane vorgesehen werden, um einen solchen Aufweitdorn Zusatzluft infolge der Leckage einzuspeisen.

Es wird die Schaffung eines Aufweitdornes bezweckt, bei dem das sich einstellende Problem durch Leckage des Druckmediums vermieden wird.

Der erfindungsgemässe Aufweitdorn ist gekennzeichnet durch einen länglichen Hohlkörper, einen Klemmabschnitt, der mit einem Klemmorgan versehen ist, das gegenüber dem Körper, rechtwinklig zu diesem zwischen zwei Stellungen bewegbar ist, wobei in einer Klemmstellung das Klemmorgan über die Mantelfläche des Körpers ragt, und wobei für eine eingezogene Stellung des Domes das Klemmorgan radial nach innen bewegbar ist, eine Feder die mit dem Klemmorgan in Bewegungsverbindung steht, um das Klemmorgan von der Längsachse des Körpers wegzubewegen zur Klemmstellung hin, zum Andrücken des Klemmorgans an einem den Dorn umgebenden Gegenstand, weiterhin gekennzeichnet durch einen Einziehabschnitt, der ein Betätigungsorgan aufweist, das gegenüber dem Klemmabschnitt bewegbar ist, Kupplungsorgane zum Verbinden der Klemm- und Einziehabschnitte, derart, dass durch die Bewegung des Betätigungsorgans die Kraft der Feder, die über ein Verbindungsorgan auf das Klemmorgan einwirkt, überwindbar ist, so dass eine Bewegung des Klemmorgans in seine eingezogene Lage ermöglicht wird.

Die mit dem zu haltenden Gegenstand zur Anlage kommenden Klemmknöpfe werden nunmehr also durch einen federbelasteten Nocken nach aussen bewegt. Das Druckmedium wird nunmehr also nur noch dazu benutzt, den Aufweitdorn einzuziehen, so dass also jegliche Leckage nur dann auftreten kann, wenn sich der Dorn in der Nicht-Arbeitsstel-lung befindet. In bevorzugter Weise wird eine federelastische Ringdichtung zwischen jedem Klemmknopf und der Mantelfläche vom Dorn angeordnet, wodurch einerseits sowohl das Ausfahren der Klemmknöpfe als auch das Einfahren der Klemmknöpfe ermöglicht und der Eintritt von Verschmutzungen ins Innere des Doms verhindert wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen:

Figur 1 eine schaubildliche Darstellung des Aufweitdornes im aufgeweiteten Zustand,

Figur 2 eine schaubildliche Darstellung der inneren Bauteile des Domes der Figur 1,

Figur 3 einen Längsschnitt durch den Dorn nach Figur 1 im eingezogenen Zustand,

Figur 4 einen Längsschnitt durch einen Abschnitt des Domes nach Figur 1, wobei sich der Dorn im aufgeweiteten Zustand befindet und einen äusseren Gegenstand von innen festgeklemmt hält,

Figur 5 einen Schnitt nach der Linie V-V in Figur 4, und Figur 6 einen Teil aus der Darstellung nach Figur 4, in ver-grösserter Darstellung und teilweise geschnitten.

Der aufweitbare Dorn 10 hat einen hohlen Zylinder 12, in dem sich eine koaxiale, axial bewegliche Betätigungsstange 14 befindet. Der Dorn 10 hat zwei im axialen Abstand voneinander liegende Knopfabschnitte 16 und zwei Kolbenabschnitte 18 sowie einen Aufnahmezapfen 20 an dem dem Kolbenabschnitt 18 zugewandten Dornende und eine Endplatte 22 an dem den Knopfabschnitten 16 zugewandten Dornende.

Jeder Knopfabschnitt 16 hat vier Knöpfe 24, die um 90° zueinander über den Dornumfang verteilt angeordnet liegen. Die Knöpfe 24 ragen durch zugeordnete Löcher 26 in der Wandung des Zylinders 12. Jeder Abschnitt 16 hat weiterhin einen auf der Stange 14 befindlichen Nocken 28, einen Anschlag 30 und eine zwischen dem Anschlag 30 und

Nocken liegende Feder 32, die das Bestreben hat, die beiden Bauteile 30 und 28 auseinanderzudrücken. Auf der Stange 14 ist ein Seeger-Ring 36 befestigt, an dem eine Anschlagscheibe 34 anliegt. Hierdurch wird die axiale Bewegung des Nockens 28 weg vom Anschlag 30 begrenzt. Der Nocken 28 trägt ein Lager 38, mit dem ein enger Schiebesitz auf der Stange 14 erzielt wird. Der Nocken 28 hat weiterhin auf seinem dem Anschlag 30 zugewandten Ende eine zylindrische Ausnehmung 40, innerhalb der das eine Ende der Feder 32 liegt. Das Äussere des Nockens 28 ist im Querschnitt kreisförmig und hat einen zylindrischen Teil 42, sowie einen konischen Teil 44. Der konische Teil 44 hat eine Verjüngung 1:4. Der Anschlag 30 ist als zylindrische Scheibe ausgebildet, die mit ihrer mittigen Durchbrechung einen weiten Schiebesitz auf der Stange 14 hat. Die äussere Mantelfläche der Scheibe 30 hat einen ebenso weiten Sitz innerhalb der Wandung 11 des Zylinders 12. Die Feder 32 besteht aus mehreren hintereinandergeschalteten Tellerfederscheiben 46 (Fig. 6). Vier über den Umfang des Domes verteilt angeordnete Schrauben 48 ragen radial durch die Wand des Zylinders 12 und liegen an der von der Feder 32 abgewandt liegenden Stirnfläche der Scheibe 30 an und verhindern ein axiales Wegbewegen des Anschlages 30 vom Nocken 28.

Jeder Knopf 24 hat eine kreisförmige Querschnittsfläche und hat einen inneren Abschnitt 51 mit grösserem Durchmesser, mit dem ein enger Schiebesitz im Loch 26 erzielt wird. Der äussere Teil 52 des Knopfes 24 hat einen geringeren Durchmesser, so dass sich eine ringförmige Schulter 54 zwischen beiden Knopfteilen ergibt. Der innere Teil 51 ist an seinem radial inneren Ende mit einer Ausnehmung versehen, innerhalb der sich eine Kugel 50 befindet. Die Bohrung 26 mündet radial nach aussen in eine grössere Bohrung 58, innerhalb der sich ein federelastischer Abdichtring 56 befindet, der mittels eines in einer Ringnut 59 sitzenden Federringes 60 in der Bohrung 58 gehalten ist. Der Abdichtring 56 ist radial innen und radial aussen mit Stahlringen versehen, die mit einem engen Schiebesitz einerseits in der Bohrung 58 und andererseits auf dem Teil 52 des Knopfes 24 sitzen. Die erwähnten beiden Stahlringe des Dichtringes 56 sind mittels eines Elastomers, wie zum Beispiel Urethan, miteinander verbunden.

Jeder Kolbenabschnitt 18 hat einen Kolben 62, der durch eine Stellschraube 57 auf der Stange 14 befestigt ist. Jeder Kolbenabschnitt 18 hat weiterhin einen ringförmigen Anschlag 64 für den Kolben und eine Abdichtplatte 66. Die inneren und äusseren Mantelflächen vom Kolben 62 und der Abdichtplatte 66 sind mit O-Ringen 68 versehen, um Abdichtungen bezüglich der Stange 14 und der inneren Fläche 11 des Zylinders 12 zu ergeben. Die der Abdichtungsplatte 66 zugewandte Stirnseite des Kolbens 62 ist eben; die gegenüber liegende Seite des Kolbens dagegen ist auf einem zylindrischen Abschnitt abgesetzt, der in das zentrische Loch 72 des Anschlags 64 ragen kann. Die dem Kolben 62 zugewandte Stirnfläche der Abdichtplatte 66 ist mit einer Ausnehmung 70 versehen. Die Bewegung des Anschlags 64 und der Abdichtplatte 66 weg vom Kolben 62 wird durch Schrauben 48 begrenzt, die wie bereits erwähnt über den Umfang des Domes gleichmässig versetzt liegen und radial nach innen durch den Zylinder 12 ragen und an der vom Kolben 62 abgewandt liegenden Stirnfläche der Abdichtplatte 66 und des Anschlags 64 anliegen.

Mit eben solchen, über den Umfang des Domes verteilt angeordneten Schrauben 49 werden die Endplatte 22 und Haltezapfen 20 am Zylinder 12 befestigt.

Die Stange 14 wird axial von einer Luftbohrung 78 durchsetzt, die von radialen Bohrungen 74 durchsetzt wird, so dass je eine Bohrung 74 zur Ausnehmung 70 von jeder Abdichtplatte 66 führt. Das bei der Endplatte 22 liegenden Ende der

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Luftbohrung 78 ist mit einem Stopfen verschlossen. Das andere Ende der Luftbohrung 78 ist über eine flexible Leitung 80 an eine Luftbohrung 82 des Haltezapfens 20 angeschlossen. Am äusseren Ende des Haltezapfens 20 ist ein Luftventil 76 in den Haltezapfen eingeschraubt.

Die Stange 14 ist innerhalb und bezüglich des Zylinders 12 axial bewegbar, wobei das Mass der axialen Bewegung durch den Abstand zwischen den Anschlägen 64 und den Abdichtplatten 66 im Kolbenabschnitt 18 begrenzt wird. In der einen Endstellung (in der die Knöpfe 24 vollständig eingezogen sind, wie in Figur 3 gezeigt) ragt das linke Ende des Kolbens 62 in die zentrale Bohrung 72 des Anschlags 64 und die Stirnfläche 61 des Kolbens 62 liegt an der Stirnfläche 65 des Anschlags 64 an. In der anderen Endstellung (in der die Knöpfe vollständig radial nach aussen bewegt worden sind, etwas weiter als aus Figur 4 ersichtlich ist) liegt die andere Stirnfläche 63 des Kolbens 62 an der Stirnfläche 67 der Abdichtplatte 66 an. Die Länge jedes Nockens 28 ist etwas grösser als der mögliche axiale Verschiebeweg der Stange 14. Die Nocken 28 sind derart auf der Stange 14 angeordnet, dass die Knöpfe 24 beim den kleinsten Durchmesser aufweisenden Ende des Konus 44 liegen, wenn sich die Stange 14 in der Stellung befindet, in der die Knöpfe eingezogen sind. Demgegenüber befinden sich die Knöpfe in Anlage mit dem Nocken 28 bei seinem grössten Durchmesser, wenn sich die Stange 14 in die Stellung bewegt hat, in der die Knöpfe radial nach aussen bewegt worden sind. Die Federn 32 haben das Bestreben, die Stange 14 in diejenige Stellung zu drücken, in der die Knöpfe radial nach aussen bewegt worden sind. Mittels der federelastischen Abdichtringe 56 werden die Knöpfe 24 immer an ihren zugeordneten Nocken 28 angelegt.

Die Anzahl der Tellerfederscheiben 46 pro Feder 32 und auch die Form jeder Tellerfederscheibe wird so bestimmt, dass die von der Feder ausgeübte Kraft im wesentlichen konstant bleibt, wenn die Stange 14 zwischen ihren beiden Endstellungen bewegt wird. In der Praxis hat sich gezeigt, dass das Verhältnis h/t im Bereich von 1,2 bis 1,7, bevorzugter Weise 1,41, sein soll, wobei t die Dicke der Tellerfederscheibe und h die Höhe der Federtellerscheibe abzüglich ihrer Dicke ist. Die Anzahl der Tellerfederscheiben wird so gewählt, dass jede Scheibe 46 ebengedrückt ist, wenn sich die Stange 14 in derjenigen Endstellung befindet, in der die Knöpfe eingezogen sind. In der anderen Endstellung der Stange 14 hat jede Scheibe 46 eine Höhe von nicht weniger als 0,5 h.

Im Betrieb des Aufweitdorns wird Druckluft an das Luftventil 76 angeschlossen, so dass die Druckluft durch die Bohrung 82,78,74 in die Ausnehmungen 70 zwischen den Kolben 60 und den Abdichtplatten 66 strömt. Hierdurch werden die Kolben 62 von den Abdichtplatten 66 wegbewegt und die Stange 14 wird in die in Figur 3 dargestellte Lage nach links bewegt. Die Anschläge 34 kommen an den rechten Stirnseiten der Nocken 28 zur Anlage und drücken die Nocken 28 gegen die Kraft der Federn 32 nach links. Die Kolben 62 bewegen sich weiterhin weg von den Abdichtplatten 66 bis die Stirnflächen 61 der Kolben an den Flächen 65 der Anschläge 64 anliegen (Fig. 3). In dieser Stellung der Stange 14 befinden sich die Kugeln 50 der Knöpfe 24 am dem kleinen Durchmesser aufweisenden Ende der Nocken 28 und die Abdichtringe 56 drücken die Knöpfe 24 radial nach innen, so dass die äusseren Enden der Knöpfe mit der Mantelfläche des Zylinders 22 bündig sind oder sogar etwas gegenüber dieser Mantelfläche radial nach innen zurückversetzt liegen. Nunmehr kann der Aufweitdorn 10 in einem Gegenstand 100 nach Figur 4 und 5 eingesetzt werden.

Wenn sich der Dorn innerhalb des Gehäuses 100 befindet; wird die Zufuhr von Druckluft unterbrochen. Das Ventil 76 wird entlüftet, so dass der Druck im Kolbenabschnitt 18 auf dem Atmosphärendruck zurückgeht. Die Federn 32 drücken die Nocken 28 von den Anschlägen 30 weg nach rechts, wie in Figur 4 gezeigt. Bei dieser Nach-rechts-Bewegung der Nocken 28 laufen die Knöpfe 24 entlang des konischen Abschnittes 44 und werden radial nach aussen gedrückt. Diese Axialbewegung der Nocken 28 und das radiale nach aussen Bewegen der Knöpfe 24 geht so lang vor sich, bis die Knöpfe 24 an der Innenwand des Gehäuses 100 anliegen. Wenn es die Grösse der Ausnehmung des Gehäuses erlaubt, werden die Knöpfe 24 um das maximale Mass radial nach aussen bewegt, so dass die Kugeln 50 auf der zylindrischen Mantelfläche des zylindrischen Abschnittes 42 anliegen, so dass dann die Stange 14 und der Nocken 28 weiter axial nach rechts bewegt werden, bis die Stirnflächen 63 der Kolben 62 an den Stirnflächen 67 der Abdichtplatten 66 anliegen.

Es sind auch andere Ausführungsformen des Aufweitdorns möglich, wobei zum Beispiel der Haltezapfen 20 und die Endplatte 22 anders ausgebildet sind, je nach der Verwendungsart des Dornes und abhängig davon, wie die nicht dargestellte Halterung für den Aufweitdorn zum Anschluss an den Haltezapfen 20 ausgebildet ist. Bei anderen Ausführungsformen können auch eine andere Anzahl von Knopfabschnitten 16 und Kolbenabschnitten 18 vorhanden sein. Weiterhin können anstelle der Plattfedern 32 andere Federn verwendet werden. Üblicherweise wird die Anzahl der Knopfabschnitte 16 abhängig davon gewählt, welche Art von Gehäuse 100 gehalten werden soll. Die Federn müssen so ausgebildet werden, dass sie die erforderliche Haltekraft erzeugen, damit das Gehäuse 100 von den Klemmknöpfen 24 sicher getragen werden kann. Die Anzahl an Kolbenabschnitten 18 wird so bestimmt, dass mit ihnen die Federn bei jeglicher Anzahl von vorhandenen Knopfabschnitten 16 zusammengedrückt werden können.

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1. Aufweitbarer Dorn, gekennzeichnet durch einen länglichen Hohlkörper (12), einen Klemmabschnitt (16), der mit einem Klemmorgan (24) versehen ist, das gegenüber dem Körper (12) rechtwinkligzu diesem zwischen zwei Stellungen bewegbar ist, wobei in einer Klemmstellung das Klemmorgan über die Mantelfläche des Körpers (12) ragt, und wobei für eine eingezogene Stellung des Domes das Klemmorgan (24) radial nach innen bewegbar ist, eine Feder (32), die mit dem Klemmorgan (24) in Bewegungsverbindung steht, um das Klemmorgan (24) von der Längsachse des Körpers (12) wegzubewegen zur Klemmstellung hin, zum Andrücken des Klemmorgans (24) an einem den Dorn (10) umgebenden Gegenstand ( 100), weiterhin gekennzeichnet durch einen Einziehabschnitt (18), der ein Betätigungsorgan (62) aufweist, das gegenüber dem Klemmabschnitt (16) bewegbar ist, Kupplungsorgane (62,14,34,36,28,50) zum Verbinden der Klemm- und Einziehabschnitte ( 16,18), derart, dass durch die Bewegung des Betätigungsorgans (62) die Kraft der Feder (32), die über ein Verbindungsorgan (28) auf das Klemmorgan (24) einwirkt, überwindbar ist, so dass eine Bewegung des Klemmorgans (24) in seine eingezogene Lage ermöglicht wird.

2. Dorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das auf das Klemmorgan (24) einwirkende Verbindungsorgan (28) als Nocken ausgebildet ist, der in Anlage mit dem Klemmorgan (24) steht und so angeordnet ist, dass das Halteorgan (24) zu seiner Klemmstellung hin drückbar ist, infolge einer Bewegung des Nockens in eine erste Richtung, und dass die Feder (32) in Anlage mit dem Nocken (28) steht und das Bestreben hat, diesen in diese erste Richtung zu drücken, wobei durch die Bewegung des Betätigungsorganes (62) der Nocken (28) in die entgegengesetzte Richtung bewegbar ist.

3. Dorn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (32) aus einer Reihe von Tellerfederscheiben (46) besteht.

4. Dorn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsorgan des Einziehabschnitts (18) als bewegbarer Kolben (62) ausgebildet ist, und dass Leitungen (82,80, 78,74) vorhanden sind, um ein Druckmedium zum Kolben (62) zu leiten, um diesen Kolben in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen.

5. Dorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich innerhalb des Körpers (12) mehrere Klemmabschnitte ( 16) und mehrere Einziehabschnitte ( 18) befinden, die im axialen Abstand zueinander liegen, und dass eine diese Abschnitte (16,18) miteinander verbindende Stange ( 14) vorhanden ist.

6. Dorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsorgane (62,14,34,36,28,50) für die Kiemmund Einziehabschnitte (16,18) eine Betätigungsstange (14) enthalten, die sich koaxial innerhalb des Körpers (12) erstreckt, und dass die Kupplungsorgane einen Nocken (28) enthalten, der auf der Betätigungsstange (14) koaxial sitzt und eine konische Fläche (44) aufweist, die in Anlage mit dem Klemmorgan (24) steht, dass sich koaxial auf der Betätigungsstange (14) die Feder (32) befindet, die an einer Stirnfläche des Nockens (28) abgestützt ist und das Bestreben hat, den Nocken (28) parallel zur Längsachse des Körpers (12) in eine erste Richtung zu drücken.

7. Dorn nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Einziehabschnitt (18) mit der Stange (14) verbunden und derart angeordnet ist, dass die Stange (14) in die von der ersten Stellung entgegengesetzt liegende Stellung bewegbar ist, dass ein Anschlag (34) an der Stange (14) vorhanden ist, welcher Anschlag in Eingriff mit dem Nocken (28) bringbar ist, um diesen in die der ersten Richtung entgegengesetzte

Richtung zu drücken, wenn die Stange ( 14) in diese Richtung bewegt wird.

8. Dorn nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsorgan des Einziehabschnitts (18) einen Kolben (62) enthält, der sich koaxial auf der Stange ( 14) befindet und hierauf axial fixiert ist, dass das Betätigungsorgan weiterhin eine Abdichtplatte (66) aufweist, die sich axial zwischen dem Kolben (62) und dem Aufweitabschnitt (16) befindet, und dass Kanäle (76,82,80,78,74) zum Leiten des Druckmediums in die zwischen der Abdichtplatte (66) und dem Kolben (62) liegende Zone (70) vorhanden sind, zum Beaufschlagen des Kolbens (62) und damit Bewegen des Kolbens (62) und der Stange (14) in die zur ersten Richtung entgegengesetzt liegende Richtung.

9. Dorn nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Anschlag (64) für den Kolben (62), zur Begrenzung der axialen Kolbenbewegung auf einen Weg, der nicht grösser ist als die axiale Gesamtlänge des Nockens (28).

10. Dorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufweitabschnitt (16) zumindest drei Klemmknöpfe (24) aufweist, die um den Umfang der Mantelfläche des Körpers (12) verteilt angeordnet sind, so dass sie in einer zur Längsachse des Körpers (12) rechtwinklig liegenden Ebene liegen.

11. Dorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Klemmabschnitte (16) und mehrere Einziehabschnitte (18) vorhanden sind, und dass die Stange (14) mit allen diesen Abschnitten (16,18) in Wirkverbindung steht.

12. Dorn nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

dass sich der Nocken (28) koaxial auf der Betätigungsstange (14) befindet und eine zur Stange (14) geneigt liegende Auffahrrampe (44) aufweist, die mit den Klemmknöpfen (24) in Anlage ist, dass sich die Feder (32) koaxial auf der Stange (14) befindet und sich einerends am Nocken (40) abstützt,

dass der Aufweitabschnitt (16) einen Anschlag (30) enthält, der gegenüber einer Bewegung in der zur ersten Richtung entgegengesetzten Richtung bezüglich des Körpers (12) unbeweglich gehalten ist, wobei sich die Feder (32) mit ihrem anderen Ende an diesem Anschlag (30) abstützt, dass der Einziehabschnitt (18) eine auf der Stange (14) angeordnete Abdichtplatte (66) sowie Abdichtungen (68) enthält, die in abdichtender Anlage mit der Mantelfläche der Stange (14) und der Innenfläche des Körpers (12) sind, und dass die Abdichtplatte (66) gegenüber einer Bewegung in der ersten Richtung bezüglich des Körpers (12) unbeweglich gehalten ist.

13. Dorn nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,

dass die Betätigungsstange (14) von einer Strömungsleitung (78) durchsetzt ist, die von einem Einlassende (80) der Stange ins Innere bis zu einem Ausgangskanal (74) führt, der axial zwischen dem Kolben (62) und der Abdichtplatte (66) liegt.