DE10135026A1 - Konstruktion zwischen Antriebsgetriebe und Walze - Google Patents

Konstruktion zwischen Antriebsgetriebe und Walze

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Kupplungskonstruktion (10) zwischen einem Antriebsgetriebe (11) und einer über dieses angetriebenen Walze (100). Das Antriebsgetriebe (11) weist eine Treibachse (12) des Antriebs auf, wobei der Antrieb über die Treibachse (12) auf Zahnräder und weiter auf den Walzenmantel (100a) der getriebenen Walze (100) übertragen wird, um diesen zu drehen. Die Walze (100) weist eine zentrale statische Welle (100b) und zu ihrer Unterstützung ein Lager (G) auf. Zur Ermöglichung der Axial- und Radialbewegungen des Walzenmantels der Walze (100) bei Anordnung des Antriebsgetriebes (11) in einer stationären Position zwischen Antriebsgetriebe (11) und Walze (100) ist eine Dichtung (25) vorgesehen, die einen Gleitring (30) aufweist.

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Kupplungskonstruktion zwischen einem Antriebsgetriebe und einer Walze.
Vom Stand der Technik ist eine balgartige Dichtungs­ konstruktion zwischen dem Antriebsgetriebe und einer DK- Walze bekannt. Unter einer DK-Walze ist in dieser Anmeldung eine durchbiegungskompensierte Walze zu verstehen, bei der mit hydraulischem Druck oder hydraulischen Belastungsschuhen der Walzenmantel auf seiner Länge in eine gewünschte Form belastet werden kann. Die Zentralwelle, auf die der hydrau­ lische Gegendruck gerichtet wird oder an der sich die hy­ draulischen Belastungsschuhe befinden, ist stationär sta­ tisch. Die radialen und axialen Bewegungen des Walzenmantels der getriebenen DK-Walze in der Kupplung zwischen Antriebs­ getriebe und Walze wurden bei der Lösung vom Stand der Tech­ nik durch die Verwendung einer Gummibalgdichtungskonstruk­ tion zwischen Antriebsgetriebe und Walze ermöglicht. Bei der bekannten Lösung vom Stand der Technik ist der Balg zwischen der Stirnseite des die Welle der DK-Walze umgebenden Zahn­ rads des Antriebsgetriebes und der hinter der Hülsenachse des Zahnrads befindlichen mit der getriebenen Walze verbun­ denen Ständerkonstruktion angeordnet.
Mit dem Balg wurden große Radialbewegungen zwischen Walzenkonstruktion und Getriebe ermöglicht. Der Gummibalg ist mit Spannbändern sowohl mit dem Getriebe als auch mit dem mit dem Flansch der Walze verbundenen Ständerteil ver­ bunden. Innerhalb des Balgs befindet sich Getriebeöl in dem Raum zwischen dem Balg und der statischen Zentralwelle. Der Gummibalg ist mit Schlauchklemmen zwischen Walze und Getrie­ be befestigt.
Bei hohen Drehzahlen und großen Durchmessern nimmt der Balg die Axialbewegung, Radialbewegung und Verdrehung nicht gleich gut auf. Beim Reißen des Balgs oder bei einem Bruch des Spanners ist die Leckage so groß, dass die ganze Papier­ maschine angehalten werden muss, wobei das Problem immer überraschend eintritt und nicht kontrollierbar ist.
In der vorliegenden Anmeldung wird eine ganz neue Dich­ tungslösung zwischen Antriebsgetriebe und Walze vorgestellt. Als Walze kann eine DK-Walze einer Papiermaschine dienen, die eine statische nicht drehbare Zentralwelle und eine mit dieser verbundene hydraulisch belastbare Druckkammer oder mit ihr verbundene hydraulisch belastbare Belastungsschuhe aufweist, wobei mit dem von diesen oder in der Druckkammer erzeugten Druck der Walzenmantel belastet werden kann und die Durchbiegungsform des Walzenmantels in den Walzenspalten kontrollierbar ist. Über das Antriebsgetriebe wird der An­ trieb zuerst von der Hülsenachse über das Ständerteil auf den Walzenflansch und damit auf den Walzenmantel übertragen. An der Zentralwalze selbst werden die durch den hydrauli­ schen Druck oder die Belastung der Belastungsschuhe verur­ sachten Durchbiegungen zugelassen. Das antriebsseitige Fest­ lager der statischen Welle befindet sich vorzugsweise am Antriebsgetriebe.
Die Abdichtung zwischen dem integrierten Walzengetriebe und der Walze muss aufnehmen
  • - Eine Axialbewegung, der Walzenmantel kann sich um die Größe der Lagerspiele der Lager bewegen.
  • - Eine Radialbewegung, durch Walzendurchbiegung verursachte Exzentrizität.
  • - Verdrehung, durch Zahnspiele der Zahnkupplung verursachte Bewegung.
Die neue Dichtungslösung wird mit einem Dichtungsring gestaltet. Das Außergewöhnliche der Konstruktion beruht auf geringer Reibung und einem leichten Gleitringmaterial, wobei zusätzlich sowohl in axialer als auch radialer Richtung sehr verschleißfeste Dichtungen vorhanden sind. Der Gleitring be­ findet sich zwischen zwei Seitendichtungsringen, womit die Lage in axialer Richtung bestimmt ist. Der Gleitring ist so dimensioniert, dass seiner Funktion keine Probleme durch die von der Belastung der Walze und des Getriebes eingebrachte Exzentrizität zwischen den Mittellinien der Welle entstehen, der Gleitring kann sich in seiner Lage in radialer Richtung verschieben. Der innerhalb des Gleitrings und der Ringe ver­ bleibende Raum wird mit einer kleinen Fettfüllung versehen, mit der die Schmierung der Dichtungen durch die Zentrifugal­ kraft in axialer Richtung erfolgt. Die Dichtung am Außen­ durchmesser des Gleitrings wird mit dem im Getriebe vorhan­ denen Öl geschmiert. Die Dimensionierung der Dichtungsfläche ist ausreichend lang ausgeführt, so dass die axiale Bewegung des Mantels die Funktion nicht verhindert.
Alle Ringe drehen sich mit der Drehzahl der Walze. Der Gleitring gerät in eine dauernde kleine Radialbewegung, de­ ren Größe von der Belastung und der Größe der geschätzten Exzentrizität der Walze abhängt. Die Dichtungslösung eignet sich für Durchmesser aller Größen, sie eignet sich sowohl für kleine als auch für große Umfangsgeschwindigkeiten. Der Gleitring und die Dichtungswerkstoffe werden so gewählt, dass sie dem betreffenden Verschleiß standhalten. Mit der Dichtungslösung wird keine absolut leckagefreie, sondern eine kontrollierbare Lösung angestrebt. Aus dem an der Au­ ßenseite der Dichtung befindlichen Raum führt ein Schlauch/ Rohr nach draußen, an dem die Leckage verfolgt und der Ver­ schleiß der betreffenden Dichtungen abgeschätzt und der War­ tungszeitpunkt vorausgeplant werden kann.
Die neue Lösung ermöglicht die Abdichtung von neuen schnellen Maschinen.
Die erfindungsgemäße Konstruktion zwischen Antriebsge­ triebe und Walze ist durch die in den beigefügten Patentan­ sprüchen definierten Merkmale gekennzeichnet.
Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf eine in den Figuren der beigefügten Zeichnungen dargestellte be­ vorzugte Ausführungsform ausführlich beschrieben, auf wel­ che die Erfindung jedoch nicht ausschließlich begrenzt ist.
In Fig. 1 ist der Einsatzbereich der Erfindung ver­ deutlicht.
In Fig. 2A ist das Antriebsgetriebe als Stirnseitenan­ sicht gezeigt.
In Fig. 2B ist Schnitt I-I nach Fig. 2A gezeigt.
In Fig. 3 ist die Dichtung in vergrößertem Maßstab im Bereich A der Fig. 2B gezeigt.
In Fig. 1 ist der Einsatzbereich der Erfindung, die Kupplungskonstruktion 10 zwischen Antriebsgetriebe 11 und Walze 100 verdeutlicht. Der Antrieb wird z. B. von einem Elektromotor auf die Treibachse 12 des Antriebsgetriebes 11 gebracht und weiter über die Zahnräder des Antriebsgetriebes 11 auf den Walzenmantel 100a der Walze 100 übertragen. Die Walze 100 weist eine nicht drehbare statische Zentralwelle 100b auf. Die Zentralwelle 100b ist an beiden Enden von Standlagern G gestützt, die vorzugsweise Kugellager sind und die belastungsbedingten Durchbiegungen in der Zentralwelle 100b ermöglichen. Die Zentralwelle 100b der Walze 10 weist eine Druckkammer oder anstelle von dieser darstellungsgemäße Belastungsschuhe, vorzugsweise hydraulische Belastungsschuhe K1, K2 . . . auf, die mit der Innenfläche des Walzenmantels 100a in Kontakt gebracht werden können, und mit dem von diesen oder durch den in der Druckkammer erzeugten Druck der Wal­ zenmantel in dem Walzenspalt N1 zwischen den Walzen 100 und 200 belastet werden kann. Wenn mit dem hydraulischen Druck oder mit den Belastungsschuhen K1, K2 der Walzenmantel be­ lastet wird, treten zwischen der Walzenkonstruktion und dem Antriebsgetriebe 11 radiale Verschiebungen auf und in dem Antrieb treten ebenfalls axiale Verschiebungen auf. Damit diese zwischen dem Antriebsgetriebe 11 und der getriebenen Walze 100 zugelassen werden können, kommt in der erfin­ dungsgemäßen Konstruktion eine separate erfindungsgemäße Dichtung 25 zur Anwendung, die einen Gleitring 30 aufweist. Die Walze 100 kann z. B. eine DK-Walze oder durchbiegungskom­ pensierte Walze einer Papiermaschine oder Kartonmaschine sein.
In Fig. 2A ist das Antriebsgetriebe als Stirnseitenan­ sicht gezeigt. In Fig. 2B ist Schnitt I-I von Fig. 2A ge­ zeigt. Von der Walze 100 ist die Stirnseite der Antriebs­ getriebeseite gezeigt.
Anhand von Fig. 2A und 2B wird die Kupplungskonstruk­ tion 10 zwischen dem Antriebsgetriebe 11 und der über die­ ses angetriebenen Walze 100 erläutert. Die Walze 100 ist vorzugsweise eine sog. DK-Walze bzw. durchbiegungskompen­ sierte Walze. Darunter ist zu verstehen, dass der Walzenman­ tel direkt mit hydraulischem Druck oder mit hydraulischen Belastungsschuhen K1, K2 . . . belastet werden kann. Die Druck­ kammer oder die Belastungsschuhe befinden sich zwischen der statischen bzw. stationären Zentralwelle 100b und dem Wal­ zenmantel 100a der Walze 100 innerhalb des Walzenmantels. Die statische Welle 100b wird von Lager G gestützt, das ein sog. Standlager ist, das der statischen Welle 100b bela­ stungsbedingte Winkeländerungen gestattet. Das Antriebs­ getriebe 11 weist einen Gehäusekörper R auf. Der Antrieb wird zum Beispiel von einem Elektromotor auf die Treibachse 12 gebracht. Die Treibachse 12 weist ein Zahnrad oder eine Verzahnung 13 auf. Die Treibachse ist mit Lagern 14 und 15 im Gehäusekörper R drehbar gelagert. Über die Verzahnung 13 wird der Antrieb weiter auf das die Welle 100b umgebende Zahnrad 16 über dessen Verzahnung 16a übertragen, die funk­ tionsmäßig mit der Verzahnung 13 der Achse 12 verbunden ist. Das Zahnrad 16 weist eine innenseitige Verzahnung 16b auf. Das Zahnrad 16 ist mit Lagern 17, 18 am Körper R gelagert. An der Seite des Lagers 18 befindet sich eine Abdeckscheibe 19, die das Lager 18 an seinem Platz hält. Die Lager 17 und 18 befinden sich zu beiden Seiten der Außenverzahnung 16a von Zahnrad 16. Über die Innenverzahnung 16b des Zahnrades 16 wird der Antrieb auf die Hülsenachse 20 über deren Außen­ verzahnung 21a übertragen. Am anderen Ende der Hülsenachse 20 befindet sich die Außenverzahnung 21b, von der der An­ trieb weiter über die Verzahnung 23 der Flanschscheibe 22 auf die Flanschscheibe 22 übertragen wird. An der Flansch­ scheibe 22 ist mit Schrauben R1 eine Ringscheibe 24 ange­ bracht. Die Ringscheibe 24 weist ein senkrecht zur geo­ metrischen Mittelachse X der Welle 100b verlaufendes Kör­ perteil 24a und ein in Richtung der geometrischen Mittel­ achse X verlaufendes Körperteil 24b auf. Das Körperteil 24b weist eine erste Gegenfläche 24c1 für die erfindungsgemäße Dichtung 25, deren Gleitring 30 und die Umfangsdichtung 31 und eine zweite Gegenfläche 24c2 für eine zweite Dichtung 26 auf, die sich am Leckölraum 33 befindet.
Der Gleitring 30 der Dichtung 25 befindet sich im Kör­ per 27 des Dichtungsgehäuses, der auch eine Dichtungstasche 28, vorzugsweise Ringnut, aufweist. In der Dichtungstasche 28 und in den Nuten U1 und U2 des Dichtungsgehäusekörpers 27 befinden sich Seitendichtungen 29a1, 29a2, die gegen den Gleitring 30 kommen. Der Dichtungsgehäusekörper 27 weist einen Hauptkörper 27a, eine Ringscheibe 27b und eine Befe­ stigungsschraube R2 auf. Die Befestigungsschraube R2 ist durch die Ringscheibe 27b und weiter durch den Hauptkörper 27a und weiter bis in das Zahnrad 16 an dessen Stirnseite geführt. Der Gleitring 30 kann vorzugsweise aus Kunststoff sein. Am Ende des Gleitrings 30 befindet sich vorzugsweise eine O-Ringgummidichtung 31. Die Dichtung 31 hat die Aufgabe zu verhindern, dass Getriebeöl an ihr vorbei fließt und zum anderen ermöglicht sie die Bildung einer Gleitfläche, damit die Axialbewegung (L2) zwischen Antriebsgetriebe und Walzen­ mantel gestattet wird. Der Gleitring 30 ist so dimensio­ niert, dass bei seiner Anordnung in der Dichtungstasche 28 zwischen dem Boden t der Dichtungstasche 28 und der Stirn­ fläche n des Gleitrings 30 ein freier Raum D bleibt, in den Schmiermittel wie Schmieröl/Fett gegeben wird, und der Raum D die Bewegung des Walzenmantels 100a in radialer Richtung ermöglicht. Der Hohlraum D befindet sich derart in der Kon­ struktion, dass er näher an der Drehmittelachse X liegt als die erste Gegenfläche 24c1. Damit strebt das in den Hohlraum D gefüllte Füllfett durch die Zentrifugalkraftwirkung zu den Dichtungsflächen hin, womit die Anordnung für die Schmierung der Dichtungsflächen sorgt. Auch die durch die Exzentrizität bedingte Bewegung des Gleitrings 30 der Dichtung zum Boden t der Dichtungstasche D hin befördert Schmiermittel aus dem Raum D zu den abzudichtenden Flächen.
Die erfindungsgemäße Konstruktion weist außerdem einen Außenring 32 auf, wobei sich zwischen dem Außenring und der Dichtung 25 ein hinter der Dichtung 25 liegender Leckölraum 33 bildet. Mit dem Leckölraum 33 ist ein Leckölkanal 34 verbunden, der vorzugsweise z. B. zurück an das Getriebege­ häuse angeschlossen werden kann. Der Leckölkanal 34 kann vorzugsweise aus einem durchsichtigen Leckölrohr bestehen, durch welches die im Antrieb auftretende Leckölmenge visuell beobachtet werden kann. Der Leckölkanal 34 kann zusätzlich mit einem Messgerät/Messgebergerät ausgerüstet werden, das die Leckölmenge genau angibt und dem Maschinenführer Alarm gibt, wenn die betreffende Leckölmenge einen bestimmten vor­ gegebenen Grenzwert überschreitet. Wenn die Leckölströmung nur visuell beobachtet wird, ist das Umführungsrohr vorzugs­ weise aus durchsichtigem Material oder weist ein durchsich­ tiges Fenster auf, durch welches möglich ist, die Lecköl­ strömung zu beobachten.
Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion wird der Antrieb durch Zuführung des Antriebs auf die Treibachse weiter auf das Zahnrad 16 und weiter auf die Hülsenachse 20 und über diese weiter auf die Flanschscheibe 22 übertragen, die wei­ ter mit der Walze 100 verbunden ist, um den Walzenmantel 100a der DK-Walze zu drehen. Auf diese Weise wird das Zahn­ rad 16 in Drehung versetzt, wobei die Drehzahl für den Teil des betreffenden Zahnrads 16 und der damit verbundenen Dich­ tung 25 dieselbe ist wie bei der getriebenen Walze 100 an deren Walzenmantel 100a.
In Fig. 3 ist der Einsatzbereich der Erfindung, die Dichtung 25, in vergrößertem Maßstab gezeigt. Die Dichtung 25 wird aus folgender Konstruktion gebildet. Die Dichtung 25 besteht aus einer die Zentralwelle 100b umgebenden ringför­ migen Konstruktion. Die Dichtung 25 weist einen ringförmigen Gleitring 30 auf, der in der Dichtungstasche 28 des Dich­ tungsgehäuses 27 untergebracht ist. Ebenfalls ringförmige Seitendichtungen 29a1 und 29a2 befinden sich in den Nuten U1 und U2 des Dichtungsgehäuses 27 der Dichtungstasche 28. Am Ende des Gleitrings 30 in dessen Umfangsnut U3 befindet sich eine O-Ringdichtung 31. In der erfindungsgemäßen Konstruk­ tion entsteht ein freier Raum D, in den Schmiermittel/Fett gegeben wird, so dass beim Mitdrehen des Dichtungsgehäuse­ körpers 27 mit der übrigen Konstruktion durch die Zentri­ fugalkraft das Schmiermittel/Fett radial nach außen beför­ dert und damit sowohl die Dichtungen 29a1, 29a2 als auch der Gleitring 30 an seinen Seitenflächen geschmiert werden. Das Getriebeöl selbst führt die Schmierung der O-Ringdichtung 31 aus, wobei diese an ihrer Gegenfläche 24c1 liegt. Die Gegen­ fläche 24c1 ist so lang gewählt, dass an ihr entlang infolge der Axialbewegungen (L2) des Walzenmantels die O-Ringdich­ tung 31 gleiten kann. Die Axialbewegung (Pfeil L2) und die Radialbewegung (Pfeil L1) des Mantels 100a der Walze 100 werden über die Flanschscheibe 22 auf die Ringscheibe 24 und damit auf das Körperteil 24b übertragen. Die Ringscheibe 30 nimmt die Radialbewegung auf und die Axialbewegung wird be­ rücksichtigt, indem die Gegenfläche 24c1 ausreichend lang gestaltet wird, womit der O-Ring 31 an der Gegenfläche 24c1 entlang läuft. Im Betrieb drehen sich der Gleitring 30 und die an dessen Ende vorhandene Dichtung 31. Die Dichtung 31 verhindert die Umströmung des Getriebeöls. Die Dichtungen 29a1 und 29a2 verhindern das Einströmen von Getriebeöl in den Raum D.
Die Gleitringdichtung 30 ist vorzugsweise aus Kunst­ stoff und sie ist verschleißfest, gut wärmebeständig sowie zusätzlich ölbeständig und besitzt gute Gleiteigenschaften.

Claims (7)

1. Kupplungskonstruktion (10) zwischen einem Antriebs­ getriebe (11) und einer über dieses angetriebenen Walze (100), wobei das Antriebsgetriebe (11) eine Treibachse (12) des Antriebs aufweist, wobei der Antrieb über die Treibachse (12) auf Zahnräder und weiter auf den Walzenmantel (100a) der getriebenen Walze (100) übertragen wird, um diesen zu drehen, und die Walze (100) eine zentrale statische Welle (100b) und zu ihrer Unterstützung ein Lager (G) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermöglichung der Axial- und Radialbewegungen des Walzenmantels der Walze (100) bei An­ ordnung des Antriebsgetriebes (11) in einer stationären Po­ sition zwischen Antriebsgetriebe (11) und Walze (100) eine Dichtung (25) vorgesehen ist, die einen Gleitring (30) auf­ weist.
2. Kupplungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Antrieb über eine Verzahnung (13) der Treibachse (12) auf ein zentrales Zahnrad (16) über dessen Verzahnung (16a) übertragen wird, von welchem Zahnrad (16) der Antrieb weiter auf eine Hülsenachse (20) übertragen wird, wobei die Innenverzahnung (16b) des Zahnrades (16) funktionsmäßig mit der Außenverzahnung (21a) der Hülsenachse (20) verbunden ist und der Antrieb weiter von der Hülsenach­ se (20) über eine zweite Außenverzahnung (21b) auf eine Flanschscheibe (22) übertragen wird, wobei die Verzahnung (23) der Flanschscheibe funktionsmäßig mit der Verzahnung (21b) der Hülsenachse (20) verbunden ist, und dass die Flanschscheibe (22) mit dem Walzenmantel (100a) der getrie­ benen Walze (100) verbunden ist, wobei sie diesen dreht, dass ein Gleitring (30) im Dichtungsgehäusekörper (27) ange­ bracht ist, der sich an der Stirnseite des Zahnrads (16) be­ findet, und dass der Gleitring (30) sich in einer Dichtungs­ tasche (28) des Dichtungsgehäuses (27) befindet, die vor­ zugsweise eine Ringnut ist und an ihren Seitenwänden Nuten (U1, U2) aufweist, in welche Seitendichtungen (29a1, 29a2) eingesetzt sind und die gegen die Seitenflächen des Gleit­ ringes (30) kommen.
3. Kupplungskonstruktion nach einem der vorherigen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gleitring (30) und dem Boden (t) der Dichtungstasche (28) ein freier Raum (D) bleibt, in den Schmiermittel/Fett eingefüllt werden kann, wobei während des Drehens des Dichtungsgehäusekörpers (27) durch die Zentrifugalkraft Schmiermittel zum Gleitring (30) und zu den Dichtungen (29a1, 29a2) gefördert wird, um zwischen dem Gleitring (30) und den mit diesem verbundenen Konstruktionen Schmierung zu erzeugen.
4. Kupplungskonstruktion nach einem der vorherigen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitring (30) an seinem Ende in einer Umfangsnut (U3) eine Dichtung (31), vorzugsweise Gummidichtung, aufweist, die gegen eine Gegen­ fläche (24c1) kommt, wobei die Gegenfläche (24c1) sich an einer Ringscheibe (24) der mit der Welle (100) verbundenen Flanschscheibe (22) befindet, wobei die Ringscheibe (24) ein senkrecht zur Mittelachse (X) der Welle (100) verlaufendes Körperteil (24a) und ein in Richtung der Mittelachse (X) verlaufendes Körperteil (24b) aufweist, wobei die Gegenflä­ che (24c1) am Körperteil (24b) ausgebildet und derart ge­ wählt ist, dass eine ausreichende Bewegungsstrecke für die Axialbewegung (L2) des Walzenmantels (100a) der Walze (100) ermöglicht wird.
5. Kupplungskonstruktion nach einem der vorherigen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitring (30) ein ringförmiges Teil ist und die Welle (100b) der Walze (100) umgibt, wobei mit Hilfe des freien Raumes (D) der Dichtungs­ tasche (28) ein Verschieben des Gleitrings (30) der Dichtung (25) in radialer Richtung (L1) und eine Radial- und Axialbe­ wegung (L1 und L2) des Walzenmantels (100a) der Walze (100) ermöglicht wird.
6. Kupplungskonstruktion nach einem der vorherigen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der hinter der Dich­ tung (27) vorhandene Leckölraum (33) einen Leckölkanal (34) aufweist, über den die Leckölströmung entweder visuell oder mit Messgeräten beobachtet werden kann, wobei bei Über­ schreitung der Leckölströmung eines vorgegebenen Grenzwerts dem Maschinenführer Alarm über die betreffende Überschrei­ tung gegeben werden kann.
7. Kupplungskonstruktion nach einem der vorherigen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitring (30) aus Kunststoff ist.
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