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Die Erfindung betrifft eine Pressscheibe zur Montage am Pressstempel einer Pressvorrichtung, wobei die Pressscheibe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgebildet ist.
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Nach dem Stand der Technik sind Pressen bekannt, welche Pressscheiben umfassen, mit denen Druck auf das zu verpressende Material übertragen werden können. Die Pressscheiben sind in der Regel rotationssymmetrisch und befinden sich während des Pressvorganges in einem Aufnehmer, der sie ummantelt. In der Regel besteht die Pressscheibe aus einem Metall wie Warmarbeitsstahl.
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Beim Pressen ist die Pressscheibe einer starken Druckbelastung und einer Durchmesservergrößerung ausgesetzt, die eine Beanspruchung des Materials mit sich führt. Diese Beanspruchung führt zu einem Verschleiß des Pressscheibenmaterials. Weiterhin ergibt sich bei den Pressvorrichtungen nach dem Stand der Technik die Problematik, dass zu Beginn des Pressvorgangs im Aufnehmer enthaltene Luft oftmals nicht vollständig entweichen kann und das zu verpressende Material beeinträchtigt.
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Daher ist man bestrebt, Pressscheiben zu entwickeln, die eine möglichst geringe Materialbeanspruchung und damit eine höhere Lebensdauer der Pressscheibe mit sich bringen. Beispielsweise offenbart die Deutsche Patentschrift
DE 100 36 463 B4 eine vorteilhafte Pressscheibe und eine Pressvorrichtung mit einer solchen Pressscheibe, bei der die Pressscheibe ein Füllstück mit einer Pressfläche umfasst, mit der eine Kraft auf ein zu pressendes Material ausgeübt werden kann. Das Füllstück ist an seinem Außendurchmesser konisch mit einer Außenkegelfläche ausgebildet und von einem ebenfalls zur Pressscheibe gehörenden Dichtring umgeben, der mit seinem Innendurchmesser so ausgelegt ist, dass er mit seiner Innenkegelfläche und der Außenkegelfläche des Füllstücks einen Spalt ausbildet. Ferner verläuft zwischen dem Füllstück und dem Dichtring wenigstens ein radialer Spalt, der sich von innen nach außen konisch aufweitet.
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Die deutsche Gebrauchsmusterschrift
DE 73 14 414 U beschreibt eine Pressscheibe für Pressstempel von Strangpressen, wobei die Pressscheibe eine stirnseitige, dem Pressgut zugewandte kreisförmige Ausnehmung aufweist, und die weiterhin eine konische Sitzfläche zur Anlage einer Innenplatte, die im angelegten Zustand mit der Pressscheibenstirnfläche bündig abschließt, aufweist.
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Will man solche bekannten Pressscheiben verbessern, umfassen diese diverse Bauteile, die beispielsweise einstückig ausgeführt werden könnten, um die Anzahl der Bauteile zu reduzieren. Darüber hinaus ist es erstrebenswert, die Bauhöhe der Pressscheibe möglichst gering zu gestalten, um insgesamt des Gewicht zu reduzieren und somit auch die Montage und Demontage zu erleichtern.
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Insbesondere können der Dichtring, der Zwischenring und der Pressscheibenkern gemäß der
DE 100 30 463 B4 oder der
DE 73 14 414 U in einem Bauteil einstückig ausgeführt sein. Dies beeinträchtigt jedoch die Elastizität des Dichtrings, da das so gebildete einstückige Bauteil im Außenbereich nicht mehr ausreichend aufspreizen würde.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Pressscheibe mit effizienter Entlüftung, hoher Verschleißbeständigkeit und damit hoher Lebensdauer bereitzustellen, die möglichst wenig Einzelteile und eine möglichst geringe Bauhöhe aufweist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Pressscheibe mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Pressscheibe ergeben sich aus den Unteransprüchen 2–10.
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Die erfindungsgemäße Pressscheibe eignet sich zur Montage am Pressstempel einer Pressvorrichtung, wobei die Pressscheibe wenigstens ein Füllstück mit einer Pressfläche umfasst, über die eine Kraft auf ein zu pressendes Material ausgeübt werden kann. Das Füllstück ist an seinem Außendurchmesser konisch mit einer Außenkegelfläche ausgebildet und von einem ebenfalls zur Pressscheibe gehörenden Dichtring umgeben, der mit seinem Innendurchmesser so ausgelegt ist, dass er mit seiner Innenkegelfläche und der Außenkegelfläche des Füllstücks einen Spalt ausbildet. Zwischen dem Füllstück und dem Dichtring verläuft wenigstens ein radialer Spalt, der sich von innen nach außen konisch aufweitet.
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Durch diesen Aufbau der Pressscheibe wird eine Biegespannung erzeugt, welche einen Verschleiß der Pressscheibe, insbesondere der Kegelflächen, stark vermindert und die Pressscheibe zum gewünschten Zeitpunkt aufweitet. Durch den radialen Spalt zwischen Füllstück und Dichtring wird dieses Biegemoment in dem Füllstück ermöglicht, welches zu einer größeren Verschleißbeständigkeit des Füllstücks und damit der Pressscheibe führt. Weiterhin wird auf das zu pressende Material beim Aufstauchen der Druck mittig weitergeleitet, bevor die Pressscheibe sich aufweitet, was zu einer besseren und insbesondere gleichmäßigeren Entlüftung führt.
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Die erfindungsgemäße Pressscheibe zeichnet sich dadurch aus, dass der Dichtring einen umlaufenden Einstich aufweist, der sich von dem radialen Spalt zwischen Füllstück und Dichtring in den Dichtring hinein erstreckt. Der Einstich verläuft dabei vorzugsweise in axialer Richtung. Durch den umlaufenden Einstich wird der Dichtring biegefähig und kann sich beim Pressvorgang über den gesamten Umfang kontrolliert nach außen aufweiten. Durch die Abmessungen und Anordnung des Einstichs kann die Elastizität und damit der Grad des Aufspreizens des Dichtrings gezielt eingestellt werden.
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Durch die Erfindung kann somit erreicht werden, dass der Dichtring einstückig ausgeführt werden kann, so dass die Pressscheibe im Wesentlichen nur aus dem Füllstück, dem Dichtring und eventuellen Verbindungselementen besteht, ohne dass die vorteilhafte Funktionalität der konischen Flächen und der Spalte zwischen den beiden Bauteilen aufgehoben wird. Hierdurch lässt sich die Montage und Demontage der Pressscheibe erheblich vereinfachen.
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Mit dieser Art von Pressscheibe kann ferner eine längere Lebensdauer erzielt werden, wobei die Pressscheibe einen geringeren Verschleiß aufweist und die Durchmesservergrößerung und die anschließende Entlastung dauerhaft sicherstellt ist. Weiterhin wird der Einschluss von Luft in dem Pressvolumen verhindert, wodurch die Pressqualität verbessert wird.
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Dabei kann sich der Einstich entweder direkt an der Innenkegelfläche des Dichtrings befinden, oder zwischen dem Einstich und der Innenkegelfläche ist am Dichtring eine Auflagefläche angeordnet. Durch eine solche Auflagefläche kann die Aufdehnung des Dichtrings noch besser kontrolliert gesteuert werden, denn durch Auflage auf der Auflagefläche kann das Füllstück nur begrenzt durchbiegen. Ferner kann durch geeignete Abmessungen erreicht werden, dass die Auflagefläche gezielt minimal nachgibt und so dem Füllstück ermöglicht, im Laufe des Betriebs der Pressscheibe den Dichtring immer noch ausreichend nach außen aufzuspreizen. Ein Nachgeben des Füllstücks ist somit erwünscht und kann gezielt eingestellt werden, damit die Funktionalität der Pressscheibe auch bei längerem Betrieb erhalten bleibt.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass der Einstich die Innenkegelfläche des Dichtrings teilweise durchdringt. Ferner kann die Innenkontur des Einstichs an ihrer Außenseite wenigstens eine Stufe aufweisen, wobei sich der Einstich zu seinem Boden hin verjüngt. Durch diese Stufe und Verjüngung des Einstichs kann je nach Form die Geometrie und damit das Biegeverhalten optimiert werden.
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In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Einstich wenigstens einen Entlüftungskanal auf, der eine Verbindung zwischen dem Einstich und der Umgebung herstellt. So kann beim Pressvorgang auf einfache Weise eingeschlossene Luft in den Einstich und durch den Entlüftungskanal nach außen geleitet werden.
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Das Füllstück kann direkt mit dem Dichtring verbunden oder mittels wenigstens eines Verbindungselements an dem Dichtring montiert und gegen axiale Bewegung gesichert, während der Dichtring über Verbindungsmittel am Pressstempel einer Pressvorrichtung montierbar ist. Der Dichtring kann dann Mittel für eine Verdrehsicherung gegenüber dem Presstempel einer Pressvorrichtung aufweisen.
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Ferner kann die Pressscheibe so ausgebildet sein, dass über ein Drehen des Dichtrings um die Rotationsachse der Pressscheibe je nach Drehrichtung eine Sicherung der Pressscheibe an dem Pressstempel einer Pressvorrichtung gegen axiale Bewegung herstellbar oder lösbar ist, wodurch der Dichtring und das Füllstück von der Seite der Pressscheibe aus an dem Pressstempel montierbar und demontierbar sind. Dies hat den Vorteil, dass die Pressscheibe auf einfache Weise von vorne montier- und demontierbar ist und als Verschleißteil ausgetauscht werden kann.
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Mit dieser Art von Pressscheibe kann die Bauhöhe der Pressscheibe erheblich reduziert werden, was zu einer Gewichtsersparnis und einfacheren Handhabung führt. Die zu erreichenden Bauhöhen hängen im Wesentlichen von der Elastizität des eingesetzten Warmarbeitsstahls ab. Für Durchmesser der Pressscheibe von 6 Zoll bis 25 Zoll können durch diese Bauweise geringe Bauhöhen in der Größenordnung von 75 mm bis 140 mm erreicht werden, wenn man als Bauhöhe der Pressscheibe in etwa den Abstand zwischen der Pressfläche und dem Presstempel bzw. einem Adapterstück des Pressstempels ansieht. Die genannten Bauhöhen der Pressscheibe sollen jedoch keine Beschränkung der Erfindung darstellen, sondern auch bei größeren Bauhöhen bewirkt der erfindungsgemäße Aufbau der Pressscheibe die beschriebenen Vorteile.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Abbildungen.
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Von den Abbildungen zeigt:
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1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Pressscheibe mit einem Einstich;
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2 das Ausführungsbeispiel der 1 mit einer Auflagefläche; und
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3 den Schnitt A-A durch einen Dichtring gemäß der 1.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Pressscheibe in einem schematischen Querschnitt. Dabei umfasst die Pressscheibe 10 ein Füllstück 20 mit einer vorderen Pressfläche 21, mit der Druck auf ein zu pressendes Material aufgebracht werden kann. Das Füllstück 20 ist dabei an seinem Außendurchmesser konisch mit einer Außenkegelfläche 22 ausgebildet und von einem Dichtring 30 umgeben ist, der mit seinem Innendurchmesser so ausgelegt ist, dass er mit seiner Innenkegelfläche 34 und der Außenkegelfläche 22 des Füllstücks 20 einen Spalt 60 ausbildet Zwischen dem Füllstück 20 und dem Dichtring 30 verläuft ferner wenigstens ein radialer Spalt 61, der sich von innen nach außen konisch aufweitet.
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In den Dichtring 30 ist ein umlaufender Einstich 31 eingebracht, der sich von dem radialen Spalt 61 in den Dichtring 30 hinein erstreckt Vorzugsweise verläuft der Einstich 31 in axialer Richtung und somit parallel zur Längsachse der Pressscheibe 10. Der Einstich 31 kann jedoch auch in einem Winkel zur Längsachse der Pressscheibe 10 verlaufen.
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Die Breite des Einstichs 31 hängt im Wesentlichen von den Abmessungen der Pressscheibe 10 und der angestrebten Elastizität des Dichtrings 30 ab, wobei sich für gängige Pressscheiben Breiten in der Größenordnung von 4–8 mm als zweckmäßig erwiesen haben, da diese gut zu fertigen sind und den Dichtring 30 nicht zu stark schwächen. Ferner ist so nach wie vor gewährleistet, dass sich das Füllstück 20 beim Pressen ausreichend auf dem Dichtring 30 abstützen kann. Es sind jedoch auch breitere oder schmalere Einstiche möglich. Beispielsweise kann der Einstich 31 auch so breit ausgeführt sein, dass in ihn ein Ring eingelegt werden kann. Dies erleichtert gegebenenfalls die Fertigung des Einstichs 31, ohne die Funktionsweise der Pressscheibe zu beeinträchtigen, da sich das Füllstück auf dem eingelegten Ring abstützen kann.
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Die Tiefe des Einstichs 31 hängt ebenfalls von den Abmessungen der Pressscheibe 10 und der angestrebten Elastizität des Dichtrings 30 ab, wobei sich Abstände zwischen der Pressfläche 21 und dem Boden des Einstichs 31 in der Größenordnung von 15–70 mm als zweckmäßig erwiesen haben. Auch hier sind jedoch andere Tiefen möglich.
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Der Einstich 31 kann an verschiedenen Positionen am radialen Spalt 61 angeordnet sein. Beispielsweise kann er sich, wie in 1 dargestellt, direkt an der Innenkegelfläche 34 des Dichtrings 30 befinden. Die Innenkegelfläche 34 geht somit direkt in den Einstich 31 über. Der Einstich 31 könnte auch soweit außen angeordnet sein, dass er die Innenkegelfläche 34 des Dichtrings 30 teilweise durchdringt. Die Innenkegelfläche 34 des Dichtrings 30 würde dann bereits oberhalb des Spalts 61 in den Einstich 31 übergehen.
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Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Einstich 31 weiter innen im Dichtring 30 angeordnet ist, so dass zwischen dem Einstich 31 und der Innenkegelfläche 34 eine Auflagefläche 33 am Dichtring 30 vorgesehen ist. Der Einstich 31 schließt sich dann nicht direkt an die Innenkegelfläche 34 an, und diese Ausführungsform ist in 2 dargestellt. Die Breite dieser Auflagefläche 33 ist variabel, wobei sich Auflageflächen mit einer Breite von 3–5 mm als zweckmäßig erwiesen haben. Es können jedoch auch sehr geringe Breiten von etwa 1 mm oder größere Breiten über 5 mm gewählt werden. Über die Breite der Auflagefläche 33 lässt sich ein gewünschtes Nachgeben des Füllstücks 20 im Laufe des Betriebs der Pressscheibe 10 gezielt einstellen.
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Vorzugsweise weist der Einstich 31 wenigstens einen Entlüftungskanal 32 auf, der eine Verbindung zwischen dem Einstich 31 und der Umgebung herstellt In den Ausführungsbeispielen der 1 und 2 schließt sich der Entlüftungskanal 32 (gestrichelt dargestellt) am Boden des Einstichs 31 an und führt erst axial und dann radial nach außen. Eingeschlossene Luft kann so beim Pressvorgang in den Spalt 61 und damit in den Einstich 31 geleitet werden und nach außen entweichen. Es können jedoch auch andere Verläufe für einen oder mehrere Entlüftungskanäle gewählt werden.
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Erfindungsgemäß ist der Einstich 31 umlaufend, wie es im Schnitt A-A in der 3 dargestellt ist. Zwar wären auch einzelne Unterbrechungen des Einstichs denkbar, allerdings könnte dies zu einer ungleichmäßigen Druckverteilung beim Pressvorgang führen. Auch mit kleinen Unterbrechungen wäre der Einstich 31 im Sinne der Erfindung jedoch als umlaufend anzusehen.
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Die gesamte Pressscheibe 10, bestehend wenigstens aus dem Füllstück 20 und dem Dichtring 30, kann mit dem Presstempel einer Pressvorrichtung verbunden werden, wobei diese Verbindung auf unterschiedliche Arten erfolgen kann. Dabei können verschiedene Anwendungen unterschiedliche Ausführungsformen der Verbindung erfordern, die an die jeweiligen Bedingungen angepasst werden. Beispielsweise kann es für die Ausgestaltung der Pressscheibe erheblich sein, ob eine schwimmende Lagerung zum Adapter der Pressscheibe realisiert werden muss oder die Verbindung zum Pressstempel bereits schwimmend gelagert ist.
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In dem in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt die Verbindung des Füllstücks 20 mit dem Dichtring 30 beispielsweise über ein Verbindungselement 40 in Form eines Bolzens, der durch das Füllstück 20 in den Dichtring 30 hineinragt. Innerhalb des Dichtrings 30 befindet sich eine Mutter 50, in deren Gewinde der Verbindungsbolzen 40 eingeschraubt werden kann. Der Bolzenkopf weitet sich vorzugsweise nach außen konisch auf, so dass er das Füllstück 20 bei der Montage gleichmäßig an den Dichtring 30 heranzieht und zentriert. Der Bolzenkopf dient hierbei auch als Pressfläche. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Füllstück 20 und der Verbindungsbolzen 40 einstückig ausgeführt sind, so dass das so gebildete Füllstück direkt in die Mutter 50 eingeschraubt wird.
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Der Dichtring 30 kann beispielsweise über ein Innengewinde 35 an einem nicht dargestellten Pressstempel einer Pressvorrichtung bzw. einem Adapter hierfür montiert werden, indem der Dichtring 30 auf einen zugehörigen Bolzen aufgeschraubt wird. Es können jedoch auch andersartige Gewindeverbindungen, Bajonettverbindungen oder anderen Arten der Verbindung eingesetzt werden. So kann die gesamte Pressscheibe 10 durch Drehen des Dichtrings 30 um die Längsachse der Pressscheibe 10 an einem Presstempel montiert und auch wieder von diesem demontiert werden.
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Vorzugsweise wird zwischen dem Dichtring 30 und dem Pressstempel einer Pressvorrichtung eine Verdrehsicherung realisiert, damit sich die Pressscheibe nicht unbeabsichtigt vom Presstempel löst. Auch hierzu können je nach Anforderung und den gegebenen Platzverhältnissen verschiedene Verdrehsicherungen mit Schrauben, Stiften, Bohrungen, Nutenkränzen, etc. eingesetzt werden, wobei Verbindungsteile wie Schrauben und Stifte radial und/oder axial eingebaut werden können. Beachtet werden sollte dabei jedoch stets, dass der Dichtring 30 durch die Verdrehsicherung nicht zu sehr geschwächt wird.
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Bei der Ausführungsform der 1 und 2 wird die Rückzugskraft des Pressstempels über das Gewinde 35 direkt auf den Dichtring 30 übertragen. Es sind jedoch auch Ausführungsformen möglich, bei denen die Rückzugskraft des Presstempels über ein Verbindungselement indirekt auf den Dichtring 30 übertragen wird. Beispielsweise könnte das Verbindungselement 40 auch durch den Dichtring 30 hindurchragen und in den Pressstempel der Pressvorrichtung bzw. einen Adapter eingeschraubt werden. So wäre eine Verbindung zwischen der Pressscheibe 10 und dem Presstempel realisiert, bei welcher die Rückzugskraft des Presstempels indirekt über das Verbindungselement 40 auf den Dichtring 30 übertragen wird. Bei dieser Variante sind vielfältige Ausführungsformen für ein solches Verbindungselement denkbar, wobei das Verbindungselement Teil der Pressscheibe oder Teil des Presstempels bzw. eines Adapters am Presstempel sein kann.
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Der beschriebene Aufbau der Pressscheibe und die mögliche Verbindung mit einem Presstempel sind somit für die Erfindung nicht einschränkend zu verstehen. In jedem Fall sollte der Dichtring jedoch vorzugsweise auch bei maximaler Druckbelastung nur limitiert aufspreizen und bei der Rückzugsbewegung des Pressstempels nicht im Konus belastet werden, so dass ein Spreizen durch Reibungskräfte am Aufnehmer verhindert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Pressscheibe
- 20
- Füllstück
- 21
- Pressfläche
- 22
- Außenkegelfläche
- 30
- Dichtring
- 31
- Einstich
- 32
- Entlüftungskanal
- 33
- Auflagefläche
- 34
- Innenkegelfläche
- 35
- Gewinde
- 40
- Verbindungselement, Verbindungsbolzen
- 50
- Mutter
- 60
- Spalt
- 61
- Spalt, radial
