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Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für ein Hydraulik-Presswerkzeug.
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Zur Verpressung von bspw. Fittings, mit denen Rohre verbunden werden, werden im Wesentlichen elektromechanische und elektrohydraulische handgeführte Presswerkzeuge eingesetzt. Je nach geforderter Presskraft müssen unterschiedliche Pressgeräte verwendet werden. Dies hat zur Folge, dass bspw. bei einer Baustelle, auf der Verpressungen mit unterschiedlichen Presskräften durchgeführt werden, unterschiedliche Pressgeräte eingesetzt werden müssen. Es besteht daher die generelle Forderung, dass mit einem Pressgerät unterschiedliche Presskräfte erzeugt werden können.
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Von dem elektromechanischen Pressgerät ECO301 der Firma Novopress können zwei unterschiedliche Presskräfte erzeugt werden. Die kleinere Presskraft beträgt 30000 N und die größere Presskraft 45000 N. Bei diesem Presswerkzeug handelt es sich um ein elektromechanisches Presswerkzeug, welches die mit der elektromechanischen Antriebseinrichtung verbundenen Werkzeuge und die hieraus resultierende erforderliche Presskraft erkennt. Hierzu ist es erforderlich, dass jedes Presswerkzeug einen Chip aufweist, in dem entsprechende Werkzeugdaten gespeichert sind. Diese werden über Kontakte an eine Steuerung übertragen. Hierbei ist aus Sicherheitsgründen eine redundante Abfrage erforderlich. Desweiteren ist das Vorsehen von Drucksensoren erforderlich. Ferner ist wie bei allen Pressgeräten aus Sicherheitsgründen ein mechanisches Überdruckventil vorgesehen, das bei Überschreiten eines Maximaldruckes zur Vermeidung von Beschädigungen und insbesondere zur Vermeidung von Verletzungen des Benutzers bei Überschreiten eines maximalen Grenzdrucks öffnet. Hierbei besteht allerdings die Problematik, dass das Sicherheitsventil nur den Grenzdruck für die größere Presskraft berücksichtigen kann. Der Maximaldruck wäre bei Verwenden des Pressgeräts mit geringerer. Presskraft niedriger. Da dies nicht durch das mechanische Sicherheitsventil geleistet werden kann, ist eine aufwendige Elektronik zur Erzielung der geforderten Sicherheit erforderlich. Desweiteren weisen elektromechanische Presswerkzeuge den Nachteil auf, dass aufwendige mechanische Überdruckventile, wie z. B. aufwendige Sicherheitskupplungen oder elektronische Drucksensoren, wie Kraftmessdosen erforderlich sind. Ferner ist eine aufwendige Steuerungssoftware notwendig. Nachteilig ist bei elektromechanischen Presswerkzeugen ferner, dass eine Radialbewegung in eine Axialbewegung umgewandelt werden muss. Dies erfolgt üblicherweise durch Getriebe/Spindeln, die jedoch einen schlechten Wirkungsgrad aufweisen.
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Gegenüber elektromechanischen Presswerkzeugen weisen elektrohydraulische Presswerkzeuge insbesondere den Vorteil auf, dass eine einfache Kraftumwandlung, insbesondere von einer Radial- in eine Axialbewegung und umgekehrt mithilfe von Axialpumpen und Kolben möglich ist. Ferner ist eine aufwendige Elektronik bzw. Software nicht erforderlich. Desweiteren sind einfache aufgebaute Überdruck- und Sicherheitsventile ausreichend. Auch die Kraft- und Druckeinstellung kann auf einfache Weise mithilfe elektrohydraulischer Presswerkzeuge realisiert werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Hydraulikmedium üblicherweise Öl bspw. bei Reparaturen üblicherweise zur Verfügung steht. Desweiteren können hohe Drücke mit kleinen Kolbenflächen erzielt werden, sodass kleine Geräteabmessungen realisierbar sind. Auch sind Richtungswechsel auf einfache Weise möglich.
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Ein elektrohydraulisches Presswerkzeug mit dem zwei unterschiedliche Presskräfte erzeugt werden können, befindet sich derzeit nicht auf dem Markt.
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Eine Vorrichtung mit zwei koaxialen Hydraulikkolben ist aus
FR 1 364 703 bekannt.
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Aufgabe der Erfindung ist es eine Antriebseinrichtung für Hydraulik-Presswerkzeuge zu schaffen, mit der unterschiedliche Presskräfte erzeugt werden können.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.
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Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung für Hydraulik-Presswerkzeuge weist eine Hydraulikpumpe auf. Die Hydraulikpumpe ist insbesondere mit einem Elektromotor verbunden. Mit Hilfe der Hydraulikpumpe wird eine Kolbeneinheit betrieben. Hierzu wird von der Hydraulikpumpe ein Hydraulikfluid in einen Kolbenraum gepumpt, in dem sich die Kolbeneinheit befindet. Die Kolbeneinheit wirkt auf eine Betätigungseinheit ein, wobei durch Bewegen des mindestens einen Kolbens in der Kolbeneinheit diese auf die Betätigungseinheit einwirkt. Mit Hilfe der Betätigungseinheit erfolgt sodann ein Schließen von Presselementen. Hierbei können die Presselemente derart ausgebildet sein, dass es sich um ein Radial- oder Axialpressgerät handelt. Bei Axialpressgeräten erfolgt ein Bewegen der Presselemente aufeinander zu in axialer Richtung, das heißt in Längsrichtung der Kolbeneinheit. Die Presskraft ist hierbei parallel zur Bewegungsrichtung der Kolben. Bei den Presselementen eines Radialpressgeräts handelt es sich insbesondere um Pressbacken oder Pressschlingen. Bei Radialpressgeräten werden die Pressbacken oder die einzelnen Elemente der Pressschlinge, die beispielsweise ein Pressfitting umgeben, zur Verpressung des Pressfittings radial nach innen bewegt. Die von den Kolben erzeugte Axialkraft wird hierbei in eine Radialkraft umgewandelt. Die Betätigungseinheit weist ein Gehäuse- oder Halteelement auf, das mindestens ein Betätigungselement, wie einen Rollenkopf trägt. Ferner weist das Betätigungselement eine Werkzeugaufnahme zur unmittelbaren Aufnahme oder zum Verbinden mit Presselementen auf.
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Erfindungsgemäß weist die Kolbeneinheit mindestens zwei Kolben auf. Desweiteren ist die Antriebseinrichtung derart ausgebildet, dass die mindestens zwei Kolben erfindungsgemäß von derselben Hydraulikpumpe angetrieben werden. Erfindungsgemäß werden somit mehrere Kolben der Kolbeneinheit von einer einzigen Hydraulikpumpe angetrieben bzw. verschoben. Aufgrund des Vorsehens von mehreren Kolben in der Kolbeneinheit ist es möglich, unterschiedliche Presskräfte aufzubringen. Da sämtliche Kolben von einer Hydraulikpumpe verschoben werden, ist die erfindungsgemäße Antriebseinheit ferner kompakt aufgebaut. Besonders bevorzugt ist es, dass die einzelnen Kolben der Kolbeneinheit ggf. miteinander verbindbar bzw. kombinierbar sind. Einzelne oder zumindest ein Kolben kann zur Erzeugung einer kleinen Presskraft, hierbei vorzugsweise alleine verschoben werden. Es ist sodann weiter bevorzugt, dass zur Erzeugung größerer Presskräfte einzelne Kolben miteinander verbunden werden oder gekoppelt werden, sodass durch z. B. zwei Kolben gemeinsam eine größere Presskraft erzeugt wird. Hierbei ist ein mechanisches Koppeln nicht unbedingt erforderlich.
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Vorzugsweise sind die Kolben ineinander angeordnet. Hierdurch kann der erforderliche Bauraum reduziert werden. Besonders bevorzugt ist es, dass zumindest ein Teil der Kolben zueinander koaxial angeordnet ist. Um die Kompaktheit des Gerätes weiter zu verbessern, ist es bevorzugt, dass z. B. beim Vorsehen von zwei Kolben ein kleinerer eine geringere Presskraft aufbringender Kolben in einem eine größere Presskraft aufbringenden Kolben angeordnet ist. Der größere Kolben ist hierbei vorzugsweise hohl ausgebildet. Mit Hilfe des kleineren Kolbens, der auch einen kleineren wirksamen Kolbenquerschnitt aufweist, wird somit die kleinere Presskraft erzeugt. Die größere Presskraft kann bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel durch eine Kombination der beiden Kolben erzeugt werden. Zu der wirksamen Kolbenfläche des kleineren inneren Kolbens tritt somit die, den inneren Kolben, insbesondere ringförmig umgebende wirksame Kolbenfläche des äußeren Kolbens hinzu. Ohne nennenswerte Umgestaltung der Kolbeneinheit könnte eine dritte Presskraft erzeugt werden, die ausschließlich von dem äußeren Kolben und durch die wirksame Kolbenfläche des äußeren Kolbens definiert ist. Diese wie im vorstehenden Beispiel zwei Kolben beschriebene Anordnung kann selbstverständlich auch auf mehr als zwei Kolben übertragen werden.
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Erfindungsgemäß ist ein Halteelement vorgesehen, das zumindest einen äußeren Kolben hält, sodass zumindest ein innerer Kolben verschiebbar ist. Bei einer Ausführungsform mehrerer koaxial angeordneter Kolben kann beispielsweise ein Halteelement vorgesehen sein, das je nach Ausgestaltung oder Anordnung bzw. Stellung des Halteelements einen oder mehrerer äußere Kolben fixiert. Dementsprechend werden von der Hydraulikpumpe sodann nur der innere oder bspw. der innere und ein oder mehrere zwischen dem inneren oder äußeren Kolben angeordnete Kolben betätigt. Ebenso kann ein Halteelement vorgesehen sein, das ein oder mehrere innere Kolben hält, sodass ausschließlich ein oder mehrere äußere Kolben betätigbar sind.
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Erfindungsgemäß ist das Halteelement inein Gehäuse- oder Aufnahmeelement der Betätigungseinrichtungen integriert. Hierbei ist es bevorzugt, dass die Betätigungseinheit zum Austausch, insbesondere auf einfache Weise lösbar mit der Kolbeneinheit, insbesondere einem Kolbengehäuse der Einheit verbunden ist. Dies kann auf einfache Weise durch eine Überwurfmutter, ein Fixierelement und insbesondere einem Schnellverschluss erfolgen. Das einfache Austauschen der Betätigungseinrichtung hat den Vorteil, dass das erfindungsgemäße Pressgerät auf einfache Weise mit unterschiedlichen Betätigungseinheiten für unterschiedliche Presswerkzeuge ausgetauscht werden kann. Durch ein bevorzugtes Integrieren des Halteelements in die Betätigungseinheit ist es insbesondere möglich, das Halteelement derart auszugestalten, dass die entsprechende Betätigungseinheit nur mit der jeweiligen Kraft beaufschlagt werden kann. Dies erfolgt dadurch, dass das Halteelement, die zur Erzeugung der erforderlichen Kraft nicht erforderlichen Kolben fixiert. Dies erfolgt vorzugsweise automatisch, sodass vom Benutzer aufgrund eines Bedienfehlers auf eine Betätigungseinheit und somit auf die Presselemente keine falsche Kraft übertragen wird, die ggf. zu Beschädigungen führen kann.
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Erfindungsgemäß ist das Gehäuseelement der Betätigungseinheit derart ausgebildet, dass es eine kolbenspezifische Öffnung aufweist. Beispielsweise bei einer Antriebseinrichtung mit zwei koaxial zueinander angeordneten Kolben weist eine erste für die kleinere Kraft vorgesehene Betätigungseinheit in dem Gehäuselement eine kolbenspezifische Öffnung auf. Der Öffnungsquerschnitt entspricht hierbei einem Querschnitt des Kolbens, bzw. eines mit dem Kolben verbundenen Übertragungselements. Der bei einer 2-Kolben-Antriebseinrichtung vorgesehene zweite äußere Kolben weist eine größere Abmessung auf und kann somit nicht durch die entsprechende kolbenspezifische Öffnung hindurchgedrückt werden. Das Gehäuseelement mit kolbenspezifischer Öffnung dient somit als Halteelement. Durch Austausch der Betätigungseinheit gegen eine Betätigungseinheit für die größere Kraft ist sodann ein Durchdringen der beiden Kolben durch die größere Öffnung und somit eine größere Kraftübertragung möglich.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Gehäuseelement unterschiedliche Betätigungseinheiten mit je nach erforderlicher Kraftübertragung unterschiedlicher kolbenspezifischer Öffnung auf. Je nach geforderter Kraftübertragung sind die Öffnungen somit derart gewählt, dass einer oder mehrerer Kolben durch die Öffnung hindurchgeführt werden können. Die entsprechenden Öffnungsquerschnitte entsprechen hierbei den Querschnitt zugehöriger mit dem Kolben verbundener Kraftübertragungselemente, wie zugehöriger Kolbenböden.
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Nach Erfolg der Verpressen kann das Rückstellen des Kolben bzw. der Kolben durch die Hydraulik erfolgen. Bevorzugt ist das Vorsehen von einer oder Mehrerer Rückstellelemente, wie Rückstellfedern. Die mindestens eine Rückstellfeder kann hierbei in der Kolbeneinheit oder Betätigungseinheit angeordnet sein. Hierbei hat ein Anordnen in der Kolbeneinheit den Vorteil, dass die austauschbaren Betätigungseinheiten einfach aufgebaut sein können. Andererseits hat das Anordnen der mindestens einen Feder in der Betätigungseinheit den Vorteil, dass gleichzeitig ein Herausrutschen der Betätigungselemente, wie eines Rollenkopfes bei einem Radialpressgerät durch die Feder vermieden werden kann.
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Insbesondere aufgrund des kompakten Aufbaus der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung ist diese für handgeführte Hydraulik-Presswerkzeuge besonders geeignet.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert:
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Es zeigen:
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1 eine schematische Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Kolbeneinheit mit zwei Kolben,
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2 und 3 die in 1 dargestellte Kolbeneinheit in Verbindung mit einer Betätigungseinheit eines Radialpressgeräts für die kleinere Kraft,
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4 und 5 die in 1 dargestellte Kolbeneinheit in Verbindung mit einer Betätigungseinheit eines Radialpressgeräts für die größere Kraft,
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6 und 7 die in 1 dargestellte Kolbeneinheit in Verbindung mit einer Betätigungseinheit eines Axialpressgeräts für die kleinere Kraft und
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8 und 9 die in 1 dargestellte Kolbeneinheit in Verbindung mit einer Betätigungseinheit eines Axialpressgeräts für die größere Kraft.
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Die in 1 dargestellte Kolbeneinheit 10 weist ein Gehäuse 12 auf. Das Gehäuse 12 weist eine Zuführöffnung 14 auf, die mit einer nicht dargestellten Hydraulikpumpe verbunden ist. Über die bspw. von einem Elektromotor angetriebene Hydraulikpumpe kann somit Hydraulikfluid durch die Öffnung 14 in einen Kolbenraum 16 (3) bei geringerer Kraft bzw. einen erweiterten Kolbenraum 18 (5) bei großer Kraft erfolgen.
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Das Gehäuse 12 weist einen zylindrischen Hohlraum auf, in dem ein äußerer Kolben 20 axial verschiebbar angeordnet ist. Der Kolben wirkt mit einer äußeren Rückstellfeder 22 zusammen, die den äußeren Kolben 20 in Richtung einer Ausgangs- bzw. Ruheposition belastet. Die äußere Feder 22 stützt sich hierzu einerseits an einer Unterseite 24 eines Kopf 26 des äußeren Kolben 20 und andererseits an einem das Gehäuse 12 verschließenden Verschlusselement 28 ab.
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Zu einer Mittellinie 30 des rotationssymmetrisch ausgebildeten äußeren Kolbens 20 ist koaxial ein innerer Kolben 32 angeordnet. Der innere Kolben 32 ist in einem entsprechenden Hohlraum des äußeren Kolbens 20 angeordnet. Der innere Kolben 32 ist ebenfalls durch eine innere Feder 34 belastet, die sich an einer Unterseite 36 eines inneren Kolbenkopfes 38 sowie einem nach innen weisenden Absatz 40 des äußeren Kolbens 20 abstützt. Eine Kolbenstange 42 des inneren Kolbens 32 ist durch eine Kolbenstange 44 des äußeren Kolbens 20 hindurchgeführt.
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Über ein bspw. einen Schnellverschluss oder Bajonettverschluss aufweisendes Verbindungselement 46 kann die Kolbeneinheit 10 mit einer Betätigungseinheit 48 eines Radialpressgeräts für die kleinere Kraft (2 und 3) oder einer Betätigungseinheit 50 eines Radialpressgeräts für die größere Kraft (4 und 5) verbunden werden. Insbesondere beim Vorsehen eines Verbindungselements 46 mit Schnellverschluss kann ein einfaches schnelles Austauschen der Betätigungseinheiten 48, 50 erfolgen.
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Die Betätigungseinheit 48 weist ein kolbenartiges Kraftübertragungselement 52 auf. Dieses ist mit der Kolbenstange 42 des inneren Kolbens 32 verbunden. Die Verbindung kann beispielsweise über fluchtende Öffnungen 54, 56 in das Kraftübertragungselement 52 und der Kolbenstange 42 unter Einbringen eines nicht dargestellten Fixierstiftes erfolgen. Die Betätigungseinheit 48 weist als Betätigungselemente einen mit zwei Rollen 58 aufweisenden Rollenkopf auf. Durch Zuführen von Hydraulikfluid durch die Öffnung 14 in den Kolbenraum 16 erfolgt ein Bewegen des inneren Kolbens 32 aus seiner Ausgangs- oder Ruheposition (2) in eine Verpressposition (3). Hierbei wird das Kraftübertragungselement 52 in einem zylindrischen Raum 60 der Betätigungseinheit verschoben. Dies erzeugt ein entsprechendes Verschieben der beiden Rollen 58 und ein hierdurch hervorgerufenes Betätigen der nicht dargestellten über ein Fixierelement 61 mit der Betätigungseinheit verbundenen Presselemente oder entsprechender Zwischenelemente zur Kraftübertragung auf die Presselemente. Bei den Presselementen des Radialpressgeräts handelt es sich insbesondere um Pressbacken oder eine Pressschlinge.
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Die Betätigungseinheit 48 weist ein in ein Gehäuseelement 62 der Betätigungseinheit 48 integriertes Halteelement 64 auf. Durch das Halteelement 64 ist gewährleistet, dass nur der innere Kolben 32 bewegt werden kann und somit nur die geringer Kraft auf den Rollenkopf 58 und ein zu verpressendes Bauteil, wie ein Fitting, übertragen werden kann. Hierzu weist das Halteelement 64 im dargestellten Ausführungsbeispiel eine kolbenspezifische Öffnung 66 auf. Die Öffnung 66 hat einen Durchmesser, der der Kolbenstange 42 entspricht. Die Kolbenstange 44 des äußeren Kolbens 20 weist einen größeren Außendurchmesser auf und wird somit von dem Halteelement 64 in seiner Ruheposition gehalten.
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Das zur Übertragung einer größeren Kraft mit derselben Kolbeneinheit 10 verbindbare Betätigungselement 50 (4 und 5) ist prinzipiell entsprechend des Betätigungselements 48 aufgebaut und wird ebenfalls mithilfe des Verbindungselements 46 mit der Kolbeneinheit 10 verbunden. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass ein Halteelement 68, das ebenfalls Teil des Gehäuseelements 62 ist, gegenüber dem Halteelement 64 eine größere kolbenspezifische Öffnung 70 aufweist. Diese weist einen kreisrunden Querschnitt auf, der dem Querschnitt der Kolbenstange 44 des äußeren Kolbens 20 entspricht. Durch Zuführen von Hydraulikfluid in den erweiterten Kolbenraum 18 erfolgt somit ein Bewegen beider Kolben 20, 32. Hierdurch wird auf den Rollenkopf 58 eine erheblich größere Kraft aufgebracht. Die Verbindung der Kolben 20, 32 erfolgt wiederum über die Kolbenstange 42 des inneren Kolbens 32 mit dem Kraftübertragungselement 52.
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Ein weiterer Unterschied zwischen den beiden Betätigungseinheiten 48, 50 besteht darin, dass der zylindrische Raum 60 bei der Betätigungseinrichtung 50 für die Übertragung großer Kräfte eine axial größere Ausdehnung hat. Dies hat zur Folge, dass der Kolbenhub länger ist.
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In den 6 bis 9 ist schematisch ein Axialpressgerät dargestellt, wobei dieses ebenfalls mit der in 1 dargestellten Kolbeneinheit mit zwei Kolben verbunden ist. Die Funktionsweise entspricht derjenigen anhand des Radialpressgeräts beschriebenen Funktionsweise (2–5).
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Der einzige Unterschied besteht darin, dass die Kolbenstange 42 nicht über das Kraftübertragungselement 52 auf einem Rollenkopf 58 einwirkt, sondern das Kraftübertragungselement 52 mit einem Axialpresselement 72 verbunden ist. Das Axialpresselement 72 wirkt mit einem weiteren stationären Axialpresselement 74 zusammen, das unmittelbar mit dem Betätigungselement 48 verbunden ist.
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Die Halteelemente 64 und 68 sind im Wesentlichen identisch aufgebaut, so dass je nachdem ob eine kleine Kolbenkraft (6 und 7) oder eine große Kolbenkraft (8 und 9) übertragen werden soll, ein Halteelement 64 mit einer kleinen Kolbenöffnung 66 (7) oder ein Halteelement 68 mit einer großen Kolbenöffnung 70 (9) vorgesehen ist.
