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Die
Erfindung betrifft einen beheizbaren Zylinder zur Aufheizung einer
Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn in einer
Maschine zur Herstellung und/oder Veredelung von Faserstoffbahnen,
im einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs
1; ferner eine Trockenvorrichtung.
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Beheizbare
Zylinder finden in Trockenanordnungen von Maschinen zur Herstellung
und/oder Veredelung von Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen
Faserstoffbahn Verwendung. Diese sind in den verschiedensten Ausführungen
vorbekannt, wobei der Zylindermantel, an welchem die Faserstoffbahn
entlang geführt
wird, zumindest teilweise von innen mittels eines heißen Fluides
beaufschlagbar ist. Der Zylindermantel kann dabei je nach Ausführung einschalig,
zwei- oder mehrschalig ausgeführt sein.
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Ausführungen
zur Steigerung der Trocknungsleistung mit einschaliger Bauweise
und mit zusätzlicher äußerer Beaufschlagung
des den Zylindermantel umschlingenden Stützbandes mit einem gasförmigen oder
flüssigen
Medium sind aus den Druckschriften
DE 10 2004 017 810 A1 sowie
DE 197 23 163 A1 vorbekannt.
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Die
Druckschrift
DE
10 2004 017 810 A1 offenbart einen beheizten Zylinder zur
Trocknung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn
oberhalb dessen eine Druckhaube angeordnet ist, der ein fluides
Medium zugeführt
wird. Die Druckhaube besteht hier aus einzelnen, sich jeweils in
Bahnlaufrichtung erstreckenden und nebeneinander liegenden Elementen
oder Zellen, die jeweils einzelne Anschlüsse für die Zu- oder Abführung eines Mediums
aufweisen.
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Aus
der Druckschrift
DE
197 23 163 A1 ist eine Trockenpartie vorbekannt, bei welcher
einem einschaligen Zylinder eine mit einem flüssigen oder gasförmigen Medium
beaufschlagbare Überdruckhaube
zum Zwecke der Kühlung
des Stützbandes
für die
Faserstoffbahn zugeordnet ist.
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Bei
der zweischaligen Bauweise, welche durch eine erste innere Manteleinheit
und eine zweite äußere Manteleinheit
charakterisiert ist, wird das Fluid in den in radialer Richtung
zwischen der inneren und der äußeren Manteleinheit
gebildeten Zwischenraum eingeleitet. Durch die zweischalige Ausführung kann
das Temperaturgefälle
zwischen der Zylinderoberfläche
und dem eingeleiteten Fluid, insbesondere Dampf, reduziert werden.
Die innere Manteleinheit kann dabei entweder auf einer separaten
Trageinheit angeordnet, insbesondere gelagert sein oder aber bildet
diese. Derartige zweischalige Anordnungen von Zylindern sind beispielsweise
aus
DE 10 2004 017
811 A1 und
WO
2004/067978 A1 vorbekannt: Aus der Druckschrift
DE 10 2004 017 811
A1 ist eine gattungsgemäße zweischalige
Ausführung
bekannt, bei welcher die Abdichtung des Druckraumes zwischen der
inneren und der äußeren Manteleinheit
in axialer Richtung über
ein Deckelelement realisiert wird, welches sich über die gesamte radiale Erstreckung
des Zylinders erstreckt und auch den von der inneren Manteleinheit
umschlossenen Innenraum mit abdichtet. Dieser ist mit der äußeren Manteleinheit fest
verbunden und im Bereich der Mittenachse des Zylinders gelagert.
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Eine ähnliche
Anordnung offenbart
WO 2004/067978
A1 . Bei dieser ist der Zylinderdeckel zur Abdichtung des
Druckraumes zwischen innerer und äußerer Manteleinheit sowohl
an der inneren als auch der äußeren Manteleinheit
befestigt.
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In
beiden Ausführungen
kann die innere Manteleinheit auch als Trageinheit fungieren und
ist daher durch größere Abmessungen
in radialer Richtung charakterisiert. Bei einem derartigen zweischaligen
Aufbau kommt es insbesondere im instationären Betrieb, beispielsweise
beim Aufheizen oder Abkühlen
des Zylinders, bei Abriss oder Überführen zu
unterschiedlichen thermischen Dehnungen der verschiedenen Zylinderschalen,
insbesondere der inneren und der äußeren Manteleinheit aufgrund
der unterschiedlichen Wärmekapazitäten. Auch
im stationären
Betrieb stellt sich eine Temperaturdifferenz zwischen innerer und äußerer Manteleinheit
durch permanente Wärmeabgabe
an die äußere Manteleinheit
ein. Eine Temperaturänderung
an der dünneren Außenschale
erfolgt wesentlich schneller als an der häufig dickeren Tragkonstruktion
beziehungsweise der inneren Manteleinheit. Die Folge sind Verspannungen
zwischen der inneren und der äußeren Manteleinheit,
die zu erhöhten
Belastungen und Beanspruchungen, insbesondere der äußeren Manteleinheit
sowie der Verbindungselemente und zu einer Verschlechterung der
Abdichtung am Deckel führen, die
bei Verformung nicht mehr sicher gewährleistet ist.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen beheizbaren Trockenzylinder
der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass dieser
bei zweischaligem Aufbau mit geringer Mantelstärke der äußeren Manteleinheit bei instationärem Betrieb
frei von Verspannungen ist. Insbesondere gilt dies für die äußere Manteleinheit
und die mit der äußeren Manteleinheit
gekoppelten Elemente. Diese sollen keinen zusätzlichen Beanspruchungen bedingt
durch die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen der einzelnen
Elemente unterworfen sein.
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Die
erfindungsgemäße Lösung ist
durch die Merkmale des Anspruchs 1 und 21 charakterisiert. Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Ein
beheizbarer Zylinder umfasst eine erste innere Manteleinheit und
eine zweite äußere Manteleinheit,
die unter Bildung wenigstens eines mit einem flüssigen oder gasförmigen Medium,
insbesondere heißen
Fluid beaufschlagbaren Hohlraumes zueinander in radialer Richtung
angeordnet sind. Der Hohlraum ist stirnseitig über Mittel zur Abdichtung verschließbar, insbesondere
druck-, gas- und flüssigkeitsdicht.
Die Mittel zur Abdichtung umfassen ein ringförmiges Element, welches den
Hohlraum in axialer und radialer Richtung abdichtet und das gegenüber der
inneren Manteleinheit wenigstens mittelbar in axialer Richtung verschiebbar
gelagert ist. Dabei wird im Funktionszustand, d.h. bei Beaufschlagung mit
heißem
Fluid nach erfolgter Verschiebung die Dichtheit immer noch gewährleistet,
d.h. die Dichtpaarungen werden aufrechterhalten.
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Durch
die erfindungsgemäße Möglichkeit
einer axialen Verschiebbarkeit zwischen dem zur Abdichtung in axialer
und radialer Richtung vorgesehenen ringförmigen Element und der inneren
Manteleinheit können
thermische Ausdehnungen an der äußeren Manteleinheit,
insbesondere der Außenschale, frei
von Verspannungen kompensiert werden. Dehnt sich dabei die äußere Manteleinheit
in axialer Richtung schneller aus als die innere Manteleinheit,
wird im Bereich der Anbindung des ringförmigen Elementes an die innere
Manteleinheit das ringförmige
Element relativ zur inneren Manteleinheit, insbesondere der Außenfläche der
inneren Manteleinheit bewegt, wobei die Dichtheit des Innenraumes
aufrechterhalten wird.
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Die
Abdichtung erfolgt druck-, gas- und flüssigkeitsdicht. Zur druck-
und vorzugsweise flüssigkeitsdichten
Abdichtung sind jeweils zwischen innerer Manteleinheit und ringförmigen Element
und äußerer Manteleinheit
und ringförmigen
Element Dichteinrichtungen vorgesehen. Diese sind vorzugsweise als
berührende
Dichtungen ausgebildet und umfassen im einfachsten Fall Dichtringe,
wobei hier vorzugsweise zur Gewährleistung
der Dichtheit eine Reihenschaltung vorgesehen ist. Die Dichtringe
verlaufen in Umfangsrichtung.
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Die
konkrete Ausführung
ist dabei abhängig von
der Ausgestaltung und Ausrichtung der Abstützflächen an der inneren und äußeren Manteleinheit und
dem ringförmigen
Element.
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Die
axiale Verschiebbarkeit kann unterschiedlich realisiert werden.
Dabei werden zwei Grundvarianten hinsichtlich der Anordnung von äußerer Manteleinheit
und ringförmigen
Element unterschieden.
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Gemäß einer
ersten Ausführung
ist das ringförmige
Element frei von einer drehfesten Verbindung zur äußeren Manteleinheit.
Dabei ist das ringförmige
Element als separates Bauteil ausgeführt und frei von einer starren
Kopplung in axialer Richtung zur äußeren Manteleinheit.
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Diese
Lösung
bietet den Vorteil, dass unabhängig
von der tatsächlichen
Größe des Zwischenraumes
in radialer Richtung unterschiedlich dimensionierte ringförmige Elemente
vorgehalten werden und zum Einsatz gelangen können. Die Materialwahl für das ringförmige Element
kann beliebig erfolgen, insbesondere können Materialien gewählt werden, die
sich hinsichtlich der thermischen Eigenschaften auch von denen der äußeren Manteleinheit
unterscheiden.
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Dabei
ist das ringförmige
Element über
eine Lagereinrichtung wenigstens mittelbar an der inneren Manteleinheit
gelagert, wobei die Lagereinrichtung wenigstens eine Führungseinrichtung
zur Führung des
ringförmigen
Elementes in axialer Richtung und Fixierung in radialer Richtung
und in Umfangsrichtung gegenüber
der inneren Manteleinheit oder einem mit dieser drehfest verbundenen
Element sowie einen axialen Anschlag umfasst. Die Führungseinrichtung
kann dabei
- a) von der inneren Manteleinheit
und/oder einem mit dieser drehfest verbundenen Element oder gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführung
- b) von separaten mit der inneren Manteleinheit oder einem mit
diesen drehfest gekoppelten Element verbundenen Einrichtungen gebildet
werden.
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Als
drehfest mit der inneren Manteleinheit verbundenes Element kann
beispielsweise ein stirnseitig der inneren Manteleinheit zugeordneter
Deckel angesehen werden, welcher den Hohlraum der inneren Manteleinheit
in axialer Richtung, d.h. stirnseitig verschließt. Die Führung des ringförmigen Elementes
erfolgt dann vorzugsweise am Außenumfang
des Deckels. Eine Dichtheit des Hohlraumes kann somit frei von Verspannungen
in axialer Richtung für
beliebige Größen der
Hohlräume
und der ringförmigen Elemente
in radialer Richtung auf einfache Art und Weise durch die Wahl der
Außenabmessungen
des Deckels gewährleistet
werden. Dadurch muss das ringförmige
Element nicht zwangsweise hinsichtlich seiner inneren und äußeren Abmessungen
an den konkreten Einsatzfall, insbesondere die radiale Erstreckung
des Hohlraumes angepasst werden. Ein weiterer Vorteil einer Ausführung gemäß a) besteht darin,
dass hier bereits ohnehin vorhandene Bauteile genutzt werden können. Die
Führung
in Umfangsrichtung erfolgt dabei beispielsweise durch Kondensatleitungselemente
oder Stifte.
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Im
Fall b) umfasst die Lagereinrichtung die Führungseinrichtung bildende
Befestigungselemente. Diese Lösung
bietet den Vorteil, dass diese auf ohnehin erforderliche Befestigungselemente
für seitliche
Abdichtungen bzw. Deckel zurückgreifen
kann und keine Modifikationen an der inneren Manteleinheit erforderlich
sind.
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Der
Anschlag kann bei beiden Ausführungen gemäß a) und
b) von einem separaten Element gebildet werden oder der Anschlag
bildet mit der Führungseinrichtung
eine bauliche Einheit, beispielsweise bei Befestigungselementen
der Kopfteil.
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Die
Lagefixierung des ringförmigen
Elementes in axialer Richtung im Funktionszustand wird über eine
Energiespeichereinheit, insbesondere eine als Anpresseinheit fungierende
Federeinrichtung gewährleistet.
Diese ist zwischen Anschlag und ringförmigen Element angeordnet.
Die Anpresseinheit ist in Einbaulage vorzugsweise vorgespannt, wobei
sich unter Betriebsbedingungen die Vorspannung erhöht. Die
Anpresseinheit übernimmt
damit auch die Funktion der Vorspannung der Dichteinrichtungen in
axialer Richtung und damit der sicheren Gewährleistung der Dichtwirkung.
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Gemäß einer
zweiten Grundausführung
ist das ringförmige
Element drehfest mit der äußeren Manteleinheit
verbunden oder bildet mit dieser eine bauliche Einheit. Das ringförmige Element
ist dazu über
eine Lagereinrichtung wenigstens mittelbar an der inneren Manteleinheit
gelagert, wobei die Lagereinrichtung wenigstens eine Führungseinrichtung
zur Führung
des ringförmigen
Elementes und Fixierung in radialer Richtung und in Umfangsrichtung
gegenüber
der inneren Manteleinheit oder einem mit dieser drehfest verbundenen
Element umfasst. Die Führungseinrichtungen
können
analog zur ersten Ausführungsform
ausgebildet werden. Die zweite Grundausführung bietet den Vorteil, dass
hier eine Ausdehnung in axialer Richtung aufgrund der direkten Kopplung
mit auf das ringförmige
Element übertragen
wird, insbesondere bei Ausführung
als bauliche Einheit, gleichzeitig jedoch die Lagezuordnung in axialer
Richtung zwischen äußerer Manteleinheit
und ringförmigen
Element immer fest vorgegeben ist und keine zusätzlichen Mittel zur axialen
Fixierung erforderlich sind. Werden unterschiedliche Materialien zwischen ringförmigem Element
und äußerer Manteleinheit
gewählt,
kann es hier auch zu unterschiedlichen Ausdehnungen zwischen äußerer Manteleinheit
und ringförmigen
Element kommen. In jedem Fall wird jedoch eine axiale Verschiebung
aufgrund der Ausdehnung erfolgen.
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Um
eine Verschiebbarkeit zu gewährleisten, erfolgt
die Dimensionierung der aufeinander abgleitenden Flächen mit
entsprechenden Passungen, in der Regel Übergangspassungen.
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Ein
erfindungsgemäß ausgeführter beheizbarer
Zylinder wird vorzugsweise in einer Trockenvorrichtung einer Maschine
zur Herstellung und/oder Veredelung von Faserstoffbahnen zum Einsatz
gelangen.
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Die
erfindungsgemäße Lösung wird
nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im einzelnen
folgendes dargestellt:
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1a verdeutlicht
anhand eines Axialschnittes in schematisiert stark vereinfachter
Darstellung eine erste besonders vorteilhafte Ausführung eines
erfindungsgemäß ausgeführten beheizbaren
Zylinders;
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1b verdeutlicht
eine Detailansicht gemäß 1a;
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1c verdeutlicht
anhand eines Axialschnittes eines beheizbaren Zylinders eine Ausführung gemäß 1b mit
Abstützung
der äußeren Manteleinheit
an einem eine Außenfläche bildenden Bereich
am ringförmigen
Element;
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2 verdeutlicht
anhand eines Ausschnittes eines Axialschnittes eine weitere Ausführung eines
erfindungsgemäß ausgeführten Zylinders
mit Anbindung des ringförmigen
Elementes direkt an der inneren Manteleinheit;
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3 verdeutlicht
anhand einer Ausführung gemäß 1b eine
Ausführung
mit drehfester Kopplung zwischen ringförmigen Element und äußerer Manteleinheit;
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4 verdeutlicht
eine weitere Ausführung mit
Ausbildung der Führungseinheit
am Deckel.
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Die 1a verdeutlicht
in schematisiert vereinfachter Darstellung anhand eines Axialschnittes den
Grundaufbau einer besonders vorteilhaften Ausführung eines erfindungsgemäß ausgebildeten
Zylinders 1 zur Aufheizung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder
einer anderen Faserstoffbahn für
den Einsatz in einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredelung von
Faserstoffbahnen. Ein derartiger Zylinder 1 findet als
beheizbarer Zylinder 1 in einer Trockenpartie von Maschinen
zur Herstellung und/oder Veredelung von Faserstoffbahnen Verwendung.
Der Zylinder 1 umfasst einen Zylindermantel 2,
der zumindest teilweise von innen mittels eines heißen Fluides,
insbesondere einem Gas oder Dampf beaufschlagbar ist. Der Zylindermantel 2 ist
in radialer Richtung betrachtet durch einen zweischaligen Aufbau
charakterisiert. Dazu umfasst dieser eine erste innere Manteleinheit 3,
die mit einer zweiten äußeren Manteleinheit 4 unter
Bildung zumindest eines mit dem heißen Fluid, insbesondere Druckmittel
beaufschlagbaren Hohlraumes 5 den Zylindermantel 2 bildet.
Innere und äußere Manteleinheit 3, 4 bilden
dabei zwei Zylinderschalen mit einer Mittenachse M3 und
M4, welche der Mittenachse M1 des
Zylinders 1 entspricht und sind koaxial zueinander angeordnet.
Die Erstreckung in axialer Richtung erfolgt parallel zu den Mittenachsen
M3 und M4. Die einzelne
Manteleinheit 3 bzw. 4 kann je nach Ausführung einschichtig
oder mehrschichtig aufgebaut sein. Der Hohlraum 5 weist
einen im wesentlichen ringförmigen
Querschnitt auf oder besteht aus Ringsegmenten, der zwischen einer
Innenfläche 6 der äußeren Manteleinheit 4 und
einer Außenfläche 7 der
inneren Manteleinheit 3 gebildet wird. Eine mögliche Ausführung der
inneren Manteleinheit erfolgt – wie
in der 1 beispielhaft dargestellt – als Hohlkörper, insbesondere
zylindrischer Hohlkörper, welcher
gleichzeitig die Trageinheit 9 bildet. Die innere Manteleinheit 3 ist
in diesem Fall mit einer größeren Dicke
D3 in radialer Richtung ausgebildet als
die äußere Manteleinheit 4.
Dabei erfolgt die Kopplung zwischen der inneren Manteleinheit 3 und
der zweiten äußeren Manteleinheit 4 vorzugsweise über hier im
einzelnen nicht dargestellte sondern nur durch unterbrochene Linie
angedeutete Mittel 8 zur Verbindung zwischen innerer und äußerer Manteleinheit 3, 4,
die der Fixierung der Lage von innerer und äußerer Manteleinheit 3, 4 dienen,
wobei hier insbesondere eine Fixierung der Lage zueinander in Umfangsrichtung
und radialer Richtung als auch axialer Richtung erfolgt. Die Mittel 8 können verschiedenartig
ausgeführt
sein. Im einfachsten Fall handelt es sich hierbei um Verbindungselemente
zwischen der inneren Manteleinheit 3 und der äußeren Manteleinheit 4.
Die seitliche Abdeckung des durch die innere Manteleinheit 3 gebildeten
Hohlraumes erfolgt über
wenigstens einen Deckel 10, hier bei beidseitiger Öffnung beziehungsweise
beidseitig offener innerer Manteleinheit 3 über zwei
Deckel 10.1 und 10.2. Der Hohlraum 5 ist über Mittel 12 zur
Abdichtung des Hohlraumes 5 in axialer Richtung verschlossen.
Die Abdichtung des Hohlraumes 5 erfolgt erfindungsgemäß über ein
ringförmiges
Element 11, welches gegenüber der Trageinheit 9,
insbesondere der inneren Manteleinheit 3, in axialer Richtung
verschiebbar gelagert ist. Das ringförmige Element dient dabei lediglich
der Abdichtung des Hohlraumes 5. Die Verschiebung erfolgt
dabei unter Beibehaltung der Abdichtung des Hohlraumes 5,
insbesondere der Abdichtwirkung zwischen dem ringförmigen Element 11 und
der inneren Manteleinheit 3 und dem ringförmigen Element 11 und
der äußeren Manteleinheit 4.
Das ringförmige
Element 11 ist dazu im Querschnitt betrachtet als scheibenförmiges Element
mit in Umfangsrichtung verlaufenden und sich in axialer Richtung
erstreckenden Vorsprüngen 13.1, 13.2 ausgebildet.
Diese bilden die an einer Dichtpaarung mit der inneren und der äußeren Manteleinheit 3, 4 beteiligten
Flächenbereiche 14.1, 14.2 am
ringförmigen
Element 11. Um die Dichtwirkung aufrechtzuerhalten ist
es erforderlich, das ringförmige
Element 11 in seiner axialen Lage immer in einer abdichtenden
Position zu fixieren. Dies erfolgt über eine Lagereinrichtung 15 mit
axialer Verschiebbarkeit des ringförmigen Elementes 11 und
mit Anschlagsfunktion, d.h. Begrenzung der axialen Bewegbarkeit des
ringförmigen
Elementes 11.
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Die 1a verdeutlicht
dabei schematisiert vereinfacht eine erste besonders vorteilhafte
Ausführungsform,
welche im Detail in der 1b wiedergegeben
ist. Bei dieser Ausführung
umfasst die Lagereinrichtung Befestigungselemente 16 für das ringförmige Element 11 zur
Fixierung der Lage in Umfangsrichtung und ferner zur Führung und
Realisierung einer Verschiebbarkeit in axialer Richtung. Die Gleitpaarung 28 übernimmt
die Funktion einer Führung
in radialer Richtung zur Führung
des ringförmigen
Elementes 11 bei Verschiebung in axialer Richtung. Die Lagefixierung
des ringförmigen
Elementes 11 in axialer Richtung erfolgt dabei über Energiespeichereinrichtungen 18,
umfassend wenigstens eine Federeinrichtung, die zwischen einem axialen
Anschlag 19 und dem ringförmigen Element 11 in
axialer Richtung angeordnet ist. Im dargestellten Fall ist jeweils
eine Federeinrichtung als Anpresselement einem einzelnen Befestigungselement 16 zugeordnet.
Diese stützt
sich dabei einerseits am Befestigungselement 16, bei Ausführung in
Form eines Bolzens oder einer Schraube an dessen Kopf in axialer
Richtung ab und auf der anderen Seite an der vom Zylinder 1 weggerichteten
Stirnseite 20 des ringförmigen
Elementes 11. Dem ringförmigen
Element 11 sind in Umfangsrichtung eine Mehrzahl derartiger
Lagereinrichtungen 15 zugeordnet, die vorzugsweise in gleichmäßigen Abständen in
Umfangsrichtung angeordnet sind. Gemäß der ersten besonders vorteilhaften
Ausführung, die
für den
Einsatz mit beliebig großer
radialer Ausdehnung bzw. Erstreckung des Hohlraumes 5 geeignet
ist, ist das ringförmige
Element 11 indirekt an der inneren Manteleinheit 3 gelagert.
Die Lagerung erfolgt am Deckel 10.1 bzw. 10.2.
Dieser ist im dargestellten Fall durch den gleichen oder einen ähnlichen Außendurchmesser
dA10 charakterisiert, wie der Außendurchmesser
dA3 der inneren Manteleinheit 3 im Verbindungsbereich
mit dem Deckel 10.1 bzw. 10.2. Die Führung und
Abstützung
des ringförmigen
Elementes 11 kann somit am Deckel 10.1 bzw. 10.2 und eventuell
falls erforderlich auch zusätzlich
noch an der Außenfläche 7 der
inneren Manteleinheit 3 erfolgen.
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Denkbar
wäre auch
die hier nicht dargestellte Möglichkeit
einer Ausbildung des Deckels 10.1 bzw. 10.2 mit
einem größeren oder
kleineren Außendurchmesser
dA10 als der Außendurchmesser dA3 der
inneren Manteleinheit 3, wobei in diesem Fall über die
in axialer Richtung aneinander liegenden Stirnseiten 39, 40 von
Deckel 10.1, 10.2 und innerer Manteleinheit 3 keine
Dichtwirkung erforderlich ist. Die Führung des ringförmigen Elementes 11 im
ersten Fall erfolgt dann ausschließlich am Deckel 10.1 bzw. 10.2,
insbesondere dem jeweiligen Außenumfang
des einzelnen Deckels 10.1 bzw. 10.2.
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Um
bei Realisierung einer axialen Verschiebung des ringförmigen Elementes 11 infolge
thermischer Ausdehnung der äußeren Manteleinheit 4 in axialer
Richtung immer eine Abdichtung des Hohlraumes 5 durch das
ringförmige
Element 11 zu gewährleisten,
ist das ringförmige
Element 11 als separates Bauteil ausgeführt. Zwischen diesem und der äußeren Manteleinheit 4 sowie
der inneren Manteleinheit 3 beziehungsweise hier gemäß der besonders
vorteilhaften Ausführung
dem Deckel 10.1 bzw. 10.2 ist jeweils eine Dichteinrichtung 21 beziehungsweise 22 vorgesehen.
Zwischen dem ringförmigen Element 11 und
der äußeren Manteleinheit 4 besteht gemäß 1a und 1b keine
direkte drehfeste Verbindung, ferner ist die Ausführung frei
von einer direkten Verbindung in axialer Richtung, wodurch die äußere Manteleinheit 4 mit
relativ geringerer Dicke D4 ausgebildet
werden kann.
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Die
Dichteinrichtung 21 ist zwischen Deckel 10.1, 10.2 oder
der inneren Manteleinheit 3 und dem ringförmigen Element 11 angeordnet
und dient dabei der Abdichtung des Hohlraumes 5 in axialer
Richtung. Die Dichteinrichtung wirkt zwischen den Mantelflächen 20 des
Deckels oder der inneren Manteleinheit 7 und der des ringförmigen Elementes 11, welche
mit 30 bezeichnet ist, in der Gleitpaarung 28. Die
Dichteinrichtung 22 ist zwischen äußerer Manteleinheit 4 und
ringförmigen
Element 11 vorgesehen. Die Dichteinrichtung 22 ist
vorzugsweise sowohl als Radialals auch Axialdichtung wirksam. Die
Dichteinrichtung 21 ist primär als Radialdichtung ausgebildet. Die
Funktionen könne
je nach Ausführung
der Dichteinrichtungen 21 bzw. 22 auch gesplittet
werden, d.h. die Dichteinrichtungen 21, 22 umfassen
einzelne Axial- und Radialdichtungen.
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Im
dargestellten Fall ist die Dichteinrichtung 22 zwischen
dem ringförmigen
Element 11, insbesondere zumindest einem zur äußeren Manteleinheit 4 weisenden
Flächenbereich 23 an
einer in Einbaulage des ringförmigen
Elementes 11 zur inneren Manteleinheit 3 gerichteten
Innenfläche 24 und
einem Flächenbereich 25 der äußeren Manteleinheit 4 angeordnet.
Die aufeinander liegenden Flächenbereiche
bilden eine Dicht- und Gleitpaarung 27. Zusätzlich ist
die Dichteinrichtung 22 vorgesehen, welche im dargestellten
Fall eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten O-Ringen oder
Packungsringen umfasst. Die Dichtflächen sind dabei derart ausgeführt, dass
hier über
in radialer Richtung ausgerichtete Flächen die Dichtwirkung zusammen
mit der Dichteinrichtung 22 erzeugt wird. Denkbar wäre auch
eine Abstützung
der Dichteinrichtung 22 nur an axial ausgerichteten Flächen, Stirnflächen oder
Kegelflächen.
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Die
Dichteinrichtung 21 ist zwischen dem ringförmigen Element 11 und
der inneren Manteleinheit 3, hier dem mit der inneren Manteleinheit 3 verbundenen
Deckel 10.1 bzw. 10.2, vorgesehen. Die Dichteinrichtung 21 ist
im dargestellten Fall in radialer Richtung ausgeführt und
wird im einfachsten Fall von O-Ringen gebildet. Die Verschiebbarkeit
zwischen dem ringförmigen
Element 11 gegenüber
dem Deckel 10.1 bzw. 10.2 wird im einfachsten
Fall über
eine Gleitpaarung 28 zwischen den einander in Einbaulage
zugewandten Flächen – Außenfläche 29 des
Deckels 10.1 bzw. 10.2 und einer Innenfläche 30 am ringförmigen Element 11,
insbesondere am vom Vorsprung 13.2 gebildeten und in Einbaulage
zur inneren Manteleinheit 3 weisenden Flächenbereich 14.2 gebildet.
Das ringförmige
Element 11 weist dazu im Querschnitt betrachtet im dargestellten
Fall eine F-Form auf, wobei die beiden Vorsprünge 13.1 und 13.2,
welche in Einbaulage jeweils in axialer Richtung ausgerichtet sind,
der Abdichtung dienen und mit den Anschlussflächen an der inneren und an
der äußeren Manteleinheit 3, 4 und
den Dichteinrichtungen 21, 22 eine Dichtpaarung
bilden.
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Es
versteht sich, dass gemäß einer
weiteren Ausführung
die genannten Flächenbereiche
am ringförmigen
Element 11 und der äußeren Manteleinheit 7 zur
Ausbildung der Gleitpaarung 27 auch hinsichtlich ihrer
Ausrichtung vertauscht werden können,
d.h. der Flächenbereich 25 in
radialer Richtung nach innen und der Flächenbereich 23 in
radialer Richtung nach außen
weisen können.
Eine derartige Ausführung
ist in der 1c dargestellt. Die Gleitpaarung 27 wird
hier von einem in radialer Richtung nach außen weisenden Flächenbereich 23 am
ringförmigen Element
und einem in radialer Richtung nach innen weisenden Flächenbereich 25,
d.h. dem Innenumfang 6 der äußeren Manteleinheit 7 gebildet.
Das ringförmige
Element 11 ist hier im Querschnitt betrachtet zur Ausbildung
der Gleitpaarung 28 lediglich mit einem axialen Vorsprung 13.2 ausgeführt. Für die zweite
Gleitpaarung 27 mit der äußeren Manteleinheit 7 wird
der Außenumfang
des ringförmigen
Elementes 11 bzw. ein Teilbereich genutzt. Denkbar sind auch
andere Ausführungen.
Beispielsweise können die
in radialer Richtung zur äußeren Manteleinheit weisenden
und mit dieser eine Gleitpaarung bildenden Flächenbereiche am ringförmigen Element
an einem in axialer Richtung ausgerichteten und in Umfangsrichtung
verlaufenden Vorsprung oder Ausnehmung ausgebildet werden, wobei
der Vorsprung oder die Ausnehmung mit entsprechend komplementär dazu ausgeführten Ausnehmungen
oder Vorsprüngen
an der äußeren Manteleinheit
unter Bildung der Gleitpaarung zusammenwirkt.
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In
der in der 1b dargestellten Position des
ringförmigen
Elementes 11 ist dieses in seiner Ausgangsposition in der
normalen Einbausituation frei von thermischer Beanspruchung dargestellt,
das heißt
ohne thermische Ausdehnung der äußeren Manteleinheit 4 in
axialer Richtung. Das ringförmige Element 11 wird über die
als Anpresseinrichtung fungierende Federeinrichtung in seiner Position
gehalten, indem diese mit Vorspannung eingebaut ist. Ferner ist
die axiale Verschiebbarkeit des ringförmigen Elementes in axialer
Richtung durch die sich an den Befestigungsmitteln 16 abstützende Federeinrichtung
beschränkt.
Bei thermischer Ausdehnung der äußeren Manteleinheit 4 gegenüber dem
ringförmigen
Element 11 wird dieses in seiner Lage gehalten, solange
die dadurch auf das ringförmige
Element 11 wirkende Axialkraft kleiner als die Vorspannung
ist. Wird die Axialkraft größer, wird
das ringförmige
Element 11 parallel zur Achse der Führungseinrichtung 17,
hier der Mittenachsen M16 der Befestigungsmittel 16 gegen
die Federkraft verschoben. Dabei kann beschränkt eine Relativbewegung auch
zwischen der äußeren Manteleinheit 4 und
dem ringförmigen
Element 11 zugelassen werden. Dies wird im dargestellten
Fall über
die Ausgestaltung des ringförmigen
Elementes 11 und der Flächenbereiche 25 der
Außenfläche 26 der äußeren Manteleinheit 4 selbst
realisiert. Im einfachsten Fall ist dazu die in Einbaulage zur äußeren Manteleinheit 4 in
axialer Richtung weisende Stirnseite 31 derart ausgebildet,
dass diese eine Anschlagfläche 32 zum
Anschlag an einem Flächenbereich
der Stirnseite 33 der äußeren Manteleinheit 4 bildet.
Werden Packungsringe als Dichteinrichtung verwendet, dürfen die
Stirnseiten 31 und 32 nicht als Anschlag dienen,
d.h. es muss ein ausreichender Spalt zwischen diesen verbleiben.
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Zur
Befestigung und Führung
weist das ringförmige
Element 11 eine Durchgangsöffnung 34 auf, durch
welche das Befestigungsmittel 16 geführt werden kann. Die Durchgangsöffnung 34 ist
dabei zur Realisierung der axialen Bewegbarkeit mit einem größeren Durchmesser
d34 ausgeführt, als der Außendurchmesser
dA16 des Befestigungs- und Führungsmittels 16.
Als Federeinrichtungen sind hier Tellerfederpakete 35 vorgesehen.
Andere Ausführungen
sind denkbar, beispielsweise in Form von Druckfedern. Dies hängt jedoch
von der Größe der Belastung
ab.
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Verdeutlichen
die 1a und 1b eine Ausführung mit
Lagerung des ringförmigen
Elementes 11 am Deckel 10.1 bzw. 10.2 und
axialer Verschiebbarkeit direkt gegenüber dem mit der inneren Manteleinheit 3 gekoppelten
Element in Form des Deckels 10.1 bzw. 10.2, zeigen
die 2 und 3 in schematisiert vereinfachter
Darstellung anhand einer Detailansicht gemäß 1b eine
Ausführung, bei
welcher die Lagerung direkt an der inneren Manteleinheit 3 erfolgt.
In diesem Fall werden die Befestigungsmittel 16 nicht durch
den Deckel 10.1 bzw. 10.2 geführt, sondern das ringförmige Element 11 ist direkt
mit der inneren Manteleinheit 3 verbunden. Die Dichteinrichtung 21 ist
dann zwischen dem ringförmigen
Element 11, insbesondere an einem zur Innenfläche 6 der äußeren Manteleinheit 4 weisenden
Außenfläche 7 der
inneren Manteleinheit 3 und dem ringförmigen Element 11 angeordnet.
Das ringförmige
Element 11 bewegt sich dabei in axialer Richtung relativ
gegenüber
der inneren Manteleinheit 3, wie durch Doppelpfeil angedeutet.
Der Deckel 10.1 weist hier eine geringeren Außendurchmesser
dA10 auf als der Außendurchmesser dA3 der
inneren Manteleinheit 3. Die Dichteinrichtung 22 ist
analog zu 1a und 1b ausgeführt. Ferner
ist die Lagereinrichtung 15 analog zu 1a, 1b ausgeführt, weshalb hier
nicht erneut darauf eingegangen wird. Der Deckel 10.1 ist
hier über
Befestigungselemente 41 mit der inneren Manteleinheit 3 verbunden.
In diesem Fall ist über
die in axialer Richtung aneinanderliegenden Stirnseiten von Deckel 10.1, 10.2 und
innerer Manteleinheit 3, oder über die radiale Mantelfläche von
Deckel und innerer Manteleinheit 3 eine Dichtwirkung erforderlich.
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Für das ringförmige Element 11 können Werkstoffe
oder Materialen verwendet werden, die verschieden zu denen der inneren
und äußeren Manteleinheit 3, 4 sind.
Vorzugsweise wird dieses jedoch aus einem Material gefertigt und
derart dimensioniert, dass sich annähernd das gleiche Wärmeausdehnungsverhalten
wie für
die äußere Manteleinheit 4 ergibt.
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Verdeutlichen
die 1 und 2 Ausführungen
mit einem separaten ringförmigen
Element 11, welches gegenüber der äußeren Manteleinheit 4 in
axialer Richtung bewegbar ist, d.h. frei von einer Verbindung in
axialer Richtung ist, zeigt 3 anhand
einer Ausführung
der Lagerung direkt an der inneren Manteleinheit 3 gemäß 1b,
eine weitere Ausführung,
bei welcher das ringförmige
Element 11 entweder als bauliche Einheit mit der äußeren Manteleinheit 4 ausgebildet
sein kann oder aber – wie
in der 3 dargestellt – mit dieser zumindest in axialer Richtung
hinsichtlich seiner Lage fest fixiert ist. Dies erfolgt im einfachsten
Fall über
Verbindungselemente 36. Dabei werden durch die Verbindung
zwischen dem ringförmigen
Element 11 und der äußeren Manteleinheit
die Kräfte
aufgebracht, die das ringförmige Element 11 in
seiner noch abdichtenden Position bei Druckbeaufschlagung hält. Die
Dichtwirkung wird vorzugsweise über
Dichteinrichtungen im Verbindungsbereich verstärkt. Die Führungsfunktion kann hier direkt
von der Außenfläche 7 der
inneren Manteleinheit 3 übernommen werden oder aber,
bei einer möglichen,
hier jedoch nicht dargestellten Ausführung des Deckels 10.1 und
Lagerung über
den Deckel 10.1 wie in den 1a, 1b von
der Außenfläche des
Deckels 10.1, 10.2 übernommen werden. 3 verdeutlicht
dabei eine Weiterentwicklung mit Lagereinrichtung 15 gemäß den Ausführungen
in den 1 und 2, weshalb
auf die Ausbildung der Lagereinrichtung 15 im Detail nicht
eingegangen wird.
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Während bei
den in den 1 und 2 dargestellten
Ausführungen
das ringförmige
Element 11 durch Anpresselemente, die dem Innendruck entgegenwirken
und die erforderliche Pressung in der Dichtung 22 erzeugen,
angepresst wird, kann in 3 theoretisch auf Anpresselemente
verzichtet werden. Die übrige
Ausführung
gestaltet sich beispielhaft analog wie in den 1 und 2 beschrieben.
Das heißt,
das ringförmige
Element 11 ist gegenüber
der inneren Manteleinheit 3 beziehungsweise dem mit dieser
drehfest gekoppelten Deckeleinheit 10.1 bzw. 10.2 in
axialer Richtung verschiebbar gelagert, wobei das ringförmige Element 11 gleichzeitig über die
Dichteinrichtung 21 den Zwischen- beziehungsweise Hohlraum 5 abdichtet.
Die Dichteinrichtung 21 ist hier in analoger Weise entweder
zwischen dem ringförmigen
Element und dem Deckel oder aber dem ringförmigen Element 11 und der
inneren Manteleinheit 3 vorgesehen. Auch hier handelt es
sich vorzugsweise um Radialdichtungen. In diesem Fall sind beispielsweise
zwei O-Ringe vorgesehen. Denkbar sind auch andere Ausführungen von
Dichteinrichtungen. Dies gilt in Analogie auch für die Ausführungen in den 1 bis 3 für die Dichteinrichtung 22 zwischen
der äußeren Manteleinheit 4 und
dem ringförmigen
Element 11. Diese kann beispielsweise aus einem oder mehreren O-Ringen
bestehen, die parallel nebeneinander angeordnet sind. Ferner sind
Stopfbuchsenpackungen oder Elastomerringe denkbar, wobei letztere
ohne oder vorzugsweise mit einer temperaturbeständigen und/oder hydrolysebeständigen Beschichtung
oder Ummantelung oder mittels Dichtschnur in Verbindung mit einem
Dichtmittel ausgebildet werden können.
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Die
Ausbildung der drehfesten Kopplung zwischen ringförmigen Element 11 und äußerer Manteleinheit 4 kann
mit und bei Vorsehen von Verbindungselementen 36 zur Lagefixierung
in radialer und axialer Richtung sowie Umfangsrichtung auch ohne eine
Lagereinrichtung 15 mit Befestigungselementen 16 auf
die Ausführung
gemäß 1 übertragen
werden. Im letztgenannten Fall erfolgt die Abstützung und Führung vorzugsweise direkt am
Außenumfang 29 des
Deckels 10.1, wie in 4 beispielhaft
wiedergegeben. Die Funktion der Führungseinrichtung 17 wird
dabei vom Deckel 10.1 übernommen.
Zusätzlich
ist hier beispielhaft eine Verzahnung 42 zur drehfesten
Kopplung zwischen Deckel 10.1 und ringförmigen Element 11 vorgesehen,
welche die Funktion der Lagereinrichtung 15 hinsichtlich
der Fixierung der Lage in Umfangsrichtung übernimmt. Die Lagefixierung
des ringförmigen
Elementes 11 gegenüber
der äußeren Manteleinheit 4 erfolgt
hier über
die Befestigungselemente 36. Die Lagefixierung des Deckels 10.1 über Verbindungselemente 41.
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In
den 1a, 1b, 2 und 4 wird eine
Kondensatrille 37 dadurch gebildet, dass die Innenfläche 24 des
ringförmigen
Elementes 11 auf einem größeren Durchmesser liegt, als
die Innenfläche der äußeren Manteleinheit 6.
In einer weiteren Variante ist das ringförmige Element 11 beispielsweise mit
einer Rille 37 ausgestattet. Diese verläuft in Einbaulage betrachtet
in Umfangsrichtung. Die Rille 37 dient dabei der Aufnahme
von Kondensat. Der Rille 37 ist dabei zumindest ein hier
nicht dargestellter Anschluss zum Abzug des sich in dieser angesammelten
Kondensates zugeordnet. Der Abzug erfolgt vorzugsweise in Richtung
zur Mittenachse des Zylinders 1 und das Kondensat kann
dann beispielsweise über Drehdurchführungen
nach außen
abgeführt
werden.
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Bei
allen Ausführungen
findet als heißes
Fluid vorzugsweise Dampf, insbesondere Sattdampf Verwendung. Die
erfindungsgemäße Lösung der
axialen Verschiebbarkeit des ringförmigen Elementes 11 ist
dabei nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungen
beschränkt.
Die Hauptanwendung erfolgt in einer Trockenvorrichtung einer Maschine
zur Herstellung und/oder Veredelung von Faserstoffbahnen.
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Bei
allen Ausführungen
gemäß den 1 bis 5 wird
die Trageinheit 9 vorzugsweise von der inneren Manteleinheit 3 gebildet.
Ist eine separate Tragkonstruktion vorgesehen, welche die innere Manteleinheit
stützt,
gelten die für
die innere Manteleinheit bezüglich
der Anbindung und Führung
des deckelförmigen
Elementes getätigten
Aussagen auch für
die Trageinheit. Die einzelnen Manteleinheiten selbst können ein-
oder mehrteilig aufgebaut sein.
-
- 1
- Zylinder
- 2
- Zylindermantel
- 3
- innere
Manteleinheit
- 4
- zweite äußere Manteleinheit
- 5
- Zwischenraum
- 6
- Innenfläche
- 7
- Außenfläche
- 8
- Mittel
zur Lagefixierung
- 9
- Trägereinheit
- 10.1,
10.2
- Deckel
- 11
- ringförmiges Element
- 12
- Mittel
zur Abdichtung in axialer Richtung
- 13.1,
13.2
- Vorsprung
- 14.1,
14.2
- Flächenbereich
- 15
- Lagereinrichtung
mit axialer Verschiebbarkeit und Anschlagsfunktion
- 16
- Befestigungselemente
- 17
- Führungseinrichtung
- 18
- Energiespeichereinrichtung
- 19
- Anschlag
- 20
- Stirnseite
- 21
- Dichteinrichtung
- 22
- Dichteinrichtung
- 23
- Flächenbereich
- 24
- Innenfläche
- 25
- Flächenbereich
- 26
- Außenfläche
- 27
- Dicht-
und/oder Gleitpaarung
- 28
- Gleitpaarung
- 29
- Außenfläche
- 30
- Innenfläche
- 31
- Stirnseite
- 32
- Anschlagfläche
- 33
- Stirnseite
- 34
- Durchgangsöffnung
- 35
- Tellerfederpaket
- 36
- Verbindungselemente
- 37
- Rille
- 39
- Stirnseite
- 40
- Stirnseite
- 41
- Verbindungselemente
- 42
- Verzahnung
- d34
- Durchmesser
der Durchgangsöffnung
- dA3
- Außendurchmesser
- dA10
- Außendurchmesser
- d16
- Außendurchmesser
- D3
- Dicke
- D4
- Dicke
- M3
- Mittenachse
- M4
- Mittenachse
- M1
- Mittenachse
- M16
- Mittenachse