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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Behandlungsmaschine für Flaschen
oder dergleichen Behälter
mit wenigstens einem um eine vertikale Maschinenachse drehbar gelagerten
und um diese Maschinenachse umlaufend antreibbaren Rotor und mehreren
an dem Rotor gebildeten Behandlungsstationen gemäß Oberbegriff Patentanspruch
1.
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Behandlungsmaschinen
dieser Art sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt, insbesondere
auch als Füllmaschinen,
Etikettiermaschinen, Inspektionsmaschinen sowie als Rinser. Zur
Lagerung des jeweiligen Rotors werden üblicherweise Kugeldrehverbindungen
verwendet, mit denen der Rotor u. a. zur Erzielung der erforderlichen
Stabilität
auf einem möglichst
großen
Durchmesser drehbar gelagert ist. Nachteilig hierbei ist insbesondere,
dass derartige Kugeldrehverbindungen teuer und auf dem Markt vielfach
nur mit erheblichen Lieferfristen erhältlich sind.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Behälterbehandlungsmaschine
aufzuzeigen, die bei ausreichender Stabilität der Lagerung des umlaufenden Rotors
mit einem deutlich reduzierten Kostenaufwand realisiert werden kann.
Zur Lösung
dieser Aufgabe ist eine Behandlungsmaschine entsprechend dem Patentanspruch
1 ausgebildet.
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Durch
die erfindungsgemäße Ausbildung können teuere
Kugeldrehverbindungen vermieden werden. Dennoch besteht die Möglichkeit,
den jeweiligen Rotor auf einem großen Durchmesser bezogen auf
den Außendurchmesser
des Rotors drehbar zu lagern und damit die erforderliche Stabilität des Rotors
und der Lageranordnung für
diesen Rotor sicherzustellen.
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Weiterbildungen,
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten
der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich
dargestellten Merkmale für
sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung,
unabhängig
von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu
einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 in
vereinfachter Darstellung und im Schnitt eine Behälterbehandlungsmaschine
gemäß der Erfindung
in Form einer Füllmaschine;
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2 in
vereinfachter Funktionsdarstellung eine Draufsicht auf die Behälterbehandlungsmaschine
gemäß der 1;
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3 in
einer Darstellung ähnlich 1 eine Behälterbehandlungsmaschine
gemäß der Erfindung in
Form einer Füllmaschine,
zusammen mit einer Verschließmaschine;
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4 in
vergrößerter Darstellung
eines der Rollenlager der Füllmaschine
der 2;
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5 u. 6 Darstellungen ähnlich den 2 und 3 bei
einer weiteren Ausführungsform der
Erfindung;
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Die
in der 1 allgemein mit 1 bezeichnete Behälterbehandlungsmaschine
ist als Füllmaschine zum
Füllen
von Behältern
in Form von Flaschen 2 mit einem flüssigen Füllgut oder Produkt ausgebildet. Die
Behälterbehandlungsmaschine 1 besteht
hierfür aus
einem um eine vertikale Maschinenachse MA umlaufend (Pfeil A) antreibbaren
Rotor 3, der ringförmig
mit einem Rotorabschnitt 3.1 und einem Rotorabschnitt 3.2 ausgeführt ist
und an dessen Umfang bzw. Rotorabschnitt 3.1 Füllstationen 4 vorgesehen
sind, jeweils bestehend aus einem Füllelement 5 und einem
Behälterträger 6,
an dem die Flaschen 2 mit ihrer Flaschenachse in vertikaler
Richtung orientiert an einem Mündungsflansch
hängend
gehalten sind. Jedes Füllelement 5 ist über eine
Produktleitung 7.1 mit einem Ringkessel 7 am Rotor 3 verbunden.
Die zu füllenden
Flaschen 2 werden den Füllstationen 4 jeweils über einen
von einem umlaufenden Transportstern 8 gebildeten Behältereinlauf
zugeführt.
Die gefüllten
Flaschen 2 werden den Füllstationen 4 an
einem den Behälterauslauf
bildenden Transportstern 9 entnommen.
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Die
Besonderheit der Behandlungsmaschine 1 besteht darin, dass
die Lagerung des Rotors 3 auf einem relativ großen Durchmesser
erfolgt, der bei dieser Ausführungsform
etwa 70% des Außendurchmessers
entspricht, den der Rotor 3 an seinem die Füllelemente 5 tragende
Abschnitt 3.1 aufweist, und zwar mit Hilfe von Rollen 10 und 11 an
einer ortsfesten Aufnahme bzw. an einem ortsfesten, d. h. mit dem
Rotor 3 nicht umlaufenden Maschinengestell 12 frei
drehbar gelagert sind. An dem Maschinengestell 12 sind
auch die beiden Lager 8.1 und 9.1 für die Transportsterne 8 und 9 vorgesehen.
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Die
Rollen 10 und 11 sind vorzugsweise jeweils in
gleichmäßigen Winkelabständen um
die Maschinenachse verteilt angeordnet, und zwar bei dieser Ausführungsform
die Rollen 10 jeweils frei drehbar um eine Achse radial
zur Maschinenachse MA und die Rollen 11 jeweils frei drehbar
um Achsen parallel oder in etwa parallel zur Maschinenachse MA.
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Die
Rollen 10, die als Gruppe bzw. in ihrer Gesamtheit als
axiales Stützlager
für den
Rotor 3 wirken, liegen jeweils gegen eine an der Unterseite
des Rotors bzw. des ringförmigen
Rotorabschnittes 3.2 gebildete Lager- oder Lauffläche 10.1 an,
die die Maschinenachse MA kreisringförmig umschließt und bei der
dargestellten Ausführungsform
in einer Ebene senkrecht zur Maschinenachse MA angeordnet ist. Mit
der Lauffläche 10.1 stützt sich
der Rotor 3 somit auf den Rollen 10 ab.
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An
den als Gruppe bzw. in ihrer Gesamtheit ein Radiallager wirkenden
und innerhalb der Ringöffnung
des Rotors 3 angeordneten Rollen 11 stützt sich der
Rotor 3 mit einer Lager- oder Lauffläche 11.1 ab, die die
innere, am Rotorabschnitt 3.2 gebildete und die Maschinenachse
MA konzentrisch umschließende
Ringfläche
ist. Bei den Rollen 11 und 12 handelt es sich
jeweils um Einzelrollen, d. h. um Rollen, die einzeln bzw. voneinander
beabstandet frei drehbar vorgesehen und vorzugsweise einstellbar
sind, und zwar sowohl in vertikaler Richtung, als auch radial zur Maschinenachse
MA.
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Der
Antrieb des Rotors 3 um die Maschinenachse MA erfolgt in
dargestellten Ausführungsbeispiel über eine
Welle 13, die von einem nicht dargestellten Antrieb der
Behälterbehandlungsmaschine 1 umlaufend
angetrieben wird. Die Beschickung des Kessels 7 mit dem
Produkt bzw. Füllgut
erfolgt über eine
Leitung 14 und eine Drehdurchführung 15.
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Der
besondere Vorteil der Behälterbehandlungsmaschine 1 besteht
darin, dass der Rotor 3 unter Vermeidung einer teueren
Kugeldrehverbindung auf relativ großem Durchmesser axial sowie
radial gelagert ist, und zwar durch eine preiswerte und konstruktiv
einfache Lageranordnung, die von den Rollen 10 und 11 und
den zugehörigen
Lagerflächen 10.1 und 11.1 gebildet
ist. Die Ausbildung der Lagerflächen 10.1 und 11.1 am
Rotor 3 hat den Vorteil, dass dieser in der Regel ohnehin
als Drehteil gefertigt wird und es daher möglich ist, bei der Herstellung
des Rotors 3 zugleich auch die Lagerflächen 10.1 und 11.1 mit
der erforderlichen Präzision
herzustellen.
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Bei
der beschriebenen Lagerung des Rotors 3 mit den Rollen 10 und 11 ist
es in besonders vorteilhafter Weise möglich ist, auf einen Teilbereich
der von den Rollen 10 und 11 gebildeten Lageranordnung
die Rollen 11 fest am Maschinengestell 12 und außerhalb
dieses Teilbereichs die Rollen 11 oder Lager für diese
Rollen beweglich, beispielsweise radial zur Maschinenachse MA beweglich
am Maschinengestell 12 vorzusehen, und zwar gegen die Wirkung von
die Rollen 11 gegen die Lagerfläche 11.1 andrückenden
Zustellkräften.
Hierdurch ist dem festen Teilbereich, an dem die Rollen 11 bzw.
deren Lager fest am Maschinengestell 12 vorgesehen sind,
eine sehr präzise
Positionierung des Rotors 3 und der am Rotor vorhandenen
Behandlungsstationen bzw. Füllstationen 4 zu
angrenzenden Funktionselementen, beispielsweise zu den Transportsternen 8 und 9 gewährleistet.
Die genaue räumliche
Zuordnung zwischen den Behandlungsstationen am Rotor und äußeren Funktionselementen,
beispielsweise den Transportsternen 8 und 9 ist
insbesondere auch bei leichtgewichtigen und/oder hängend gehaltenen
und transportierten Behältern
oder Flaschen 2, wie z. B. PET- oder Kunststoffflaschen
von großer
Bedeutung, um eine betriebssichere Arbeitsweise einer die Behandlungsmaschine 1 enthaltenden
Behandlungs- oder Produktionsstrecke zu gewährleisten.
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Die
bewegliche Anordnung der Lager der Rollen 11 außerhalb
des festen Teilbereichs ermöglicht
einen Ausgleich bei Änderungen
des Rotordurchmessers, insbesondere auch bei durch Wärmeausdehnung
bedingten Änderungen
des Rotordurchmessers, die (Änderungen)
z. B. bei einer Heißabfüllung von
Produkten sowie auch bei einer Reinigung und/oder Sterilisation
der Behandlungsmaschine 1 mit einem heißen Reinigungs- und/oder Sterilisationsmedium
auftreten. Dieser Ausgleich von temperaturbedingte Änderungen
des Rotordurchmessers erfolgt durch radiale Verlagerung der Maschinenachse
MA, wie dies in der 2 mit der unterbrochenen Linie 3a angedeutet
ist. Mit dieser Lösung
ist es also möglich,
am Übergabebereich
zwischen dem jeweiligen Transportstern 8 bzw. 9 und
den Behandungs- oder Füllstationen 4 am
Rotor 3 eine exakte räumliche
Zuordnung einzuhalten, und zwar trotz thermisch bedingter Änderungen
des Rotordurchmessers.
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Um
die, für
die fehlerfreie Funktion der Anlagen überaus wichtige, räumliche
Zuordnung, der Transportsterne 8 und 9 zum Rotor 3 zu
gewährleisten,
hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die relativ
zum Maschinengestell festen Rollen 11 derart angeordnet
sind, dass sich die Tangentenpunkte zwischen Rotor 3 und
den Transportsternen 8 und 9 auch bei auftretenden
Wärmeausdehnungen
nicht oder aber nur in vertretbarem Maße verlagern. Dazu ist es beispielsweise
von großem Vorteil,
wenn die festen Rollen 11 an den Tangentenpunkten oder
aber in deren Nähe
angeordnet sind.
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Es
hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die sich
durch die Wärmeausdehnungen
ergebende Verlagerung der Tangentenpunkte kleiner als 1 mm ist.
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Es
versteht sich, dass bei dieser Ausführung mit den teilweise festen
und teilweise beweglichen Rollen 11 die Lagerfläche 10.1 für die Rollen 10 so ausgebildet
ist, dass sich der Rotor 3 in jedem Zustand mit dieser
Lagerfläche
zuverlässig
auf den Rollen 10 abstützt.
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Vorstehend
wurde davon ausgegangen, dass die Rollen 10 und 11 am
Maschinengestell 12 vorgesehen sind. Grundsätzlich besteht
bei entsprechender Ausbildung des Rotors 3 und des Maschinengestells 12 selbstverständlich auch
die Möglichkeit,
die Rollen 10 bzw. 11 beider Gruppen von Rollen am
Rotor 3 zu lagern und die zugehörigen Lager- oder Laufflächen am
Maschinengestell 12 auszubilden. Weiterhin besteht auch
die Möglichkeit,
eine Gruppe von Rollen, beispielsweise die Rollen 10 am Maschinengestell 12 und
die andere Gruppe von Rollen, beispielsweise die Rollen 11 am
Rotor 3 vorzusehen. Auch bei diesen Varianten können wiederum
die Lager für
die die radiale Lagerung bewirkenden Rollen 11 teilweise
fest und teilweise beweglich vorgesehen sein, und zwar für den vorstehend
beschriebenen Ausgleich bei Änderungen
des Rotordurchmessers.
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Die 3 zeigt
eine Behandlungsmaschine 1a, die ebenfalls als Füllmaschine
ausgebildet ist und am Umfang eines um die vertikale Maschinenachse MA
umlaufend antreibbaren Rotors 16 wiederum eine Vielzahl
von Behandlungs- bzw. Füllstationen 4 mit
jeweils einem Füllelement 5 und
einem Behälterträger 6 aufweist.
Der Rotor 16 ist an einer oberen Trägerplatte 17 eines
Tragrahmens 18 um die vertikale Maschinenachse MA drehbar
und hängend
gelagert, und zwar wiederum mit den um die Maschinenachse MA verteilt
angeordneten Rollen 10 und 11. Diese sind ihrerseits
an der Oberseite der Trägerplatte 17 frei
drehbar gelagert, und zwar um Achsen radial zur Maschinenachse MA
(Rollen 10) bzw. um Achsen parallel zur Maschinenachse
MA (Rollen 11). Durch die beschriebene Lagerung des Rotors 16 steht
dieser zumindest mit seinem die Füllstationen 4 aufweisenden
Teil durch eine Öffnung
der Tragplatte 17 über
die Unterseite dieser Tragplatte vor. Durch die Ausbildung der Lager-
oder Laufflächen 10.1 und 11.1 an
dem radial- bzw. flanschartig über
den Rotorabschnitt 16.1 wegstehenden Rotorabschnitt 16.3 ist
der Rotor 16 mit der von den Rollen 10 und 11 gebildeten
Lageranordnung auf einem Durchmesser gelagert, der größer ist
als der Außendurchmesser, den
der Rotor 16 an dem die Füllstationen 4 aufweisenden
Rotorabschnitt 16.1 besitzt.
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Der
Rotor 16 ist ähnlich
dem Rotor 3 mit einem die Maschinenachse MA konzentrisch
umschließenden
kreisringförmigen
Rotorabschnitt 16.1, an dem die Füllelemente 5 vorgesehen
sind, sowie mit einem sich radial zur Maschinenachse MA erstreckenden
Rotorabschnitt 16.2 ausgebildet. Der Rotorabschnitt 16.1 steht über die
Oberseite des Rotorabschnittes 16.2 vor. Am Rotor 16 ist
der das Füllgut
bzw. Produkt aufnehmende Kessel 7 angeordnet, der über Produktleitungen 7.1 mit
den Füllelementen 5 in
Verbindung steht.
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Der
Trägerrahmen 18 weist
weiterhin Wandabschnitte oder ein tragendes Gestell 19 auf, mit
dem die mit ihren Oberflächenseiten
in horizontalen Ebenen angeordnete Trägerplatte 17 von einem Untergrund 20 beabstandet
ist.
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Die
mit den Rollen 10 und 11 zusammenwirkenden Lauf-
und Lagerflächen 10.1 bzw. 11.1 sind bei
der Behandlungsmaschine 1a an einem oberen flanschartig
radial nach außen
wegstehenden Rotorabschnitt 16.3 gebildet, in den der Rotorabschnitt 16.1 an
der Oberseite des Rotors 16 übergeht. Wie insbesondere auch
die 4 zeigt, bildet die Unterseite des Rotorabschnittes 16.3 die
Lagerfläche 10.1 und
die äußere kreiszylinderförmige, die
Maschinenachse MA konzentrisch umschließende Ringfläche des
Rotorabschnittes 10.3 die Lagerfläche 11.1.
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Die
zu füllenden
Flaschen 2 werden den Füllstationen 4 über einen
den Behältereinlauf
bildenden Transportstern 21 zugeführt. Die gefüllten Flaschen 2 werden
den Füllstationen 4 an
einem den Behälterauslauf
der Behandlungsmaschine 1a bildenden Transportstern 22 entnommen
und an eine Verschließmaschine 23 bzw.
jeweils an eine der Verschließstationen 25 übergeben,
die an einem umlaufenden Rotor 24 der Verschließmaschine 23 vorgesehen
sind.
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Die
Füllstationen 4,
die Transportsterne 21 und 22 sowie die Verschließstationen 25 und
auch weitere, nicht dargestellte Transportelemente für die Flaschen 2 sind
jeweils für
eine hängende
Halterung oder einen hängenden
Transport der Flaschen 2 ausgebildet. Weiterhin sind die
Transportsterne 21 und 22 sowie die Rotoren 16 und 24 hängend an
der Tragplatte 17 derart gehalten, dass sich die Transportsterne 21 und 22 insbesondere
auch mit ihrem mit den Flaschen 2 zusammenwirkenden Abschnitt sowie
die Füll-
und Verschließstationen 4 bzw. 25 unterhalb
der Tragplatte 17 befinden, während sämtliche Lager- und Antriebselemente,
auch die Rollen 10 und 11 oberhalb der Tragplatte 17 vorgesehen
sind.
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Durch
eine Dichtung 26 ist der Übergang zwischen der Tragplatte 17 und
dem Rotor 16 dicht verschlossen. Entsprechende Dichtungen 27 und 28 sind
auch an den Wellen 21.1 und 22.1 der Transportsterne 21 und 22 sowie
am Übergang
zwischen dem Rotor 24 und der Tragplatte 27 vorgesehen.
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Der
Raum unterhalb der Rotoren 16 und 24 sowie der
Transportstern 21 und 22, in dem (Raum) sich die
Flaschen 2 befinden, ist bei der dargestellten Ausführungsform
nach außen
hin verschlossen, und zwar einerseits durch die Trägerplatte 17 und
die die Öffnungen
in dieser Trägerplatte
ausfüllenden
Rotoren 16 und 24 sowie auch durch das Traggestell 19 bildende
Wände und
einen Zwischenboden 30, der parallel zur Tragplatte 17 und
parallel zu dieser Tragplatte unterhalb der Bewegungsbahn der Flaschen 2 vorgesehen
ist. Die dargestellte, u. a. die Behälterbehandlungsmaschine 1a,
die Verschließmaschine 23 sowie
die Transportsterne 21 und 22 aufweisende Anlage 31 kann
somit zum sterilen oder aseptischen Abfüllen eines Produktes in die
Flasche 2 verwendet werden, die dieser Anlage 31 bzw.
dem sterilen Raum 29 über
eine Einlassschleuse zugeführt
und nach dem Füllen
und Verschließen
aus dem Raum 29 über
eine Auslassschleuse abgeführt
werden.
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Die 5 und 6 zeigen
u. a. eine Behälterbehandlungsmaschine 1b in
Form einer Füllmaschine,
die wiederum Bestandteil einer Anlage 31 zum Füllen von
Flaschen mit einem Füllgut
und zum anschließenden
Verschließen
dieser Flaschen ist. Die Behandlungsmaschine 1b unterscheidet
sich von der Behandlungsmaschine 1a lediglich dadurch, dass
die die hängende
Lagerung des Rotors 16 bildenden Rollen 10 und 11 nicht
an der Tragplatte 17 vorgesehen sind, sondern frei drehbar
an dem oberen Ende des Rotorabschnittes 16.1, und zwar
wiederum so, dass sich sämtliche
Rollen 10 und 11 außerhalb des unterhalb der Tragplatte 17 gebildeten Raumes 19 befinden.
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Bei
den in den 3–6 dargestellten Anlagen 31 ist
der Rotor 24 der Verschließmaschine 23 jeweils
mit einer Kugeldrehverbindung 32 drehbar gelagert. Es versteht
sich, dass anstelle dieser Lagerung ebenfalls eine von den Rollen 10 und 11 gebildete
Lageranordnung vorgesehen sein kann.
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Die
Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben.
Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind,
ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke
verlassen wird.
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- 1,
1a, 1b
- Behandlungsmaschine
- 2
- Flasche
- 3
- Rotor
- 3a
- thermische
Verformung des Rotors
- 3.1,
3.2
- Rotorabschnitt
- 4
- Füllstation
- 5
- Füllelement
- 6
- Behälterträger
- 7
- Kessel
- 7.1
- Produktleitung
- 8,
9
- Transportstern
- 8.1,
9.1
- Lager
- 10,
11
- Einzelrolle
- 10.1,
11.1
- Lager-
oder Lauffläche
- 12
- Maschinengestell
- 13
- Welle
- 14
- Leitung
- 15
- Drehdurchführung
- 16
- Rotor
- 16.1,
16.2, 16.3
- Rotorabschnitt
- 17
- Tragplatte
- 18
- Tragrahmen
- 19
- Traggestell
- 20
- Untergrund
- 21,
22
- Transportstern
- 21.1.,
22.1
- Welle
- 23
- Verschließmaschine
- 24
- Rotor
- 25
- Verschließstation
- 26,
27, 28
- Dichtung
- 29
- Raum
- 30
- Zwischenboden
- 31
- Anlage
- 32
- Kugeldrehverbindung
- A
- Drehrichtung
des Rotors 3 bzw. 16
- MA
- Maschinenachse