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Vorliegende Erfindung betrifft einen Auslasshahn gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Solch ein Auslasshahn wird beispielsweise an Kochbehältern verwendet.
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Gattungsgemäße Auslasshähne weisen ein Gehäuse auf. In dem Gehäuse sitzt ein drehbarer Kolben. Über einen Durchbruch in der Mantelfläche des Kolbens kann Flüssigkeit durch den Auslasshahn geleitet werden. Je nach Drehstellung des Kolbens verändert sich eine Überschneidung des Durchbruchs mit dem Zulauf in das Gehäuse. Somit ist durch Drehen des Kolbens die Durchflussmenge regulierbar.
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Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, einen Auslasshahn bereitzustellen, der bei kostengünstigem Aufbau und wartungsarmem Betrieb einfach zu bedienen ist und eine gute Regelung der Durchflussmenge ermöglicht. Insbesondere soll der Auslasshahn im Küchenbereich einsetzbar sein und somit auch für Flüssigkeiten mit Feststoffanteilen nutzbar sein.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1. Die abhängigen Ansprüche haben bevorzugte Ausbildungen der Erfindung zum Gegenstand.
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Somit wird die Erfindung gelöst durch einen Auslasshahn, umfassend ein Gehäuse mit einem seitlichen Zulauf und einem Auslass. Über den Zulauf wird das Gehäuse mit einem Behälter verbunden. Die im Behälter befindliche Flüssigkeit kann über den Auslasshahn abgelassen werden. In dem Gehäuse sitzt ein Kolben. Der Kolben ist dabei drehbeweglich um eine Drehachse im Gehäuse aufgenommen. Der Kolben selbst ist innen hohl und an einer Stirnseite zum Auslass des Gehäuses hin offen. In der Mantelfläche des Kolbens ist ein Durchbruch vorgesehen. Über den Zulauf und durch den Durchbruch fließt die Flüssigkeit in den hohlen Kolben. Aus dem Kolben fließt die Flüssigkeit zum Auslass. Durch Drehen des Kolbens ändert sich die Überschneidung des Durchbruchs mit dem Zulauf. Dadurch ändern sich der Durchflussquerschnitt und die Durchflussmenge der Flüssigkeit. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Durchbruch eine ovale Form aufweist. Durch die Ausgestaltung der ovalen Form, ist die Durchflussmenge sehr exakt regelbar oder variierbar. Je nach Ausgestaltung der ovalen Form kann zu Beginn der Öffnungsbewegung, also dem Drehen des Kolbens, eine sehr große oder eine sehr kleine Durchflussmenge entstehen. Bei einem herkömmlichen, runden Durchbruch, sind diese Gestaltungsmöglichkeiten nicht gegeben.
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Im Folgenden wird im Rahmen der bevorzugten Ausführungen die ovale Form des Durchbruchs genauer beschrieben. Dabei wird jeweils Bezug genommen auf eine theoretisch abgerollte und somit ebene Mantelfläche des Kolbens mit dem Durchbruch.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die ovale Form des Durchbruchs ein erstes Kreissegment mit einem ersten Radius und ein zweites Kreissegment mit einem zweiten Radius aufweist. Der erste Radius ist dabei größer als der zweite Radius. Durch die Verwendung der unterschiedlichen Radien für die Kreissegmente sind sehr unterschiedliche Durchflussmengen in Abhängigkeit der Position des Kolbens möglich.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass hierzu der erste Radius zumindest das 1,5-fache, vorzugsweise zumindest das 2-fache, besonders vorzugsweise zumindest das 2,5-fache, des zweiten Radius beträgt.
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Dreht man also den Kolben derart, dass zunächst der zweite und somit kleinere Radius mit dem Zulauf fluchtet, so entsteht zunächst eine sehr geringe Durchflussmenge. Der Durchflussquerschnitt und somit die Durchflussmenge können rapide gesteigert werden, da das erste Kreissegment wesentlich größer ist als das zweite Kreissegment.
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Der Zulauf, welcher insbesondere in der Mantelfläche des Gehäuses ausgebildet ist, weist einen Zulaufradius auf. Der Zulauf ist insbesondere ein rundes Loch. Dementsprechend entspricht der doppelte Zulaufradius dem Durchmesser dieses Loches. Der erste Radius des ersten Kreissegmentes beträgt zumindest das 0,7-fache, vorzugsweise zumindest das 0,8-fache, des Zulaufradius. Dadurch, dass das erste Kreissegment annähernd so groß ausgestaltet ist, wie der Zulauf, ist bei vollem Aufdrehen des Kolbens eine sehr große Durchflussmenge möglich.
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Die Mittelpunkte der beiden Kreissegmente weisen voneinander einen bestimmten Abstand auf. Der Abstand wird bei Betrachtung der abgerollten Mantelfläche des Kolbens, also entlang des Umfangs des Kolbens, gemessen. Der so definierte Abstand beträgt vorzugsweise zwischen 15% und 50%, besonders vorzugsweise zwischen 20% und 30%, des Umfangs des Kolbens. Durch einen entsprechend großen Abstand, wird die ovale Form des Durchbruchs in die Länge gezogen und es ist eine einfachere Regulierung der Durchflussmenge möglich. Wenn der Abstand z. B. 25% des Umfangs beträgt, so wird der Kolben um 90% gedreht, um den Auslasshahn vollständig zu öffnen.
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Die Enden der Kreissegmente sind über eine erste Linie und eine zweite Linie miteinander verbunden. Die beiden Kreissegmente, zusammen mit den beiden Linien, bilden somit die Kontur der ovalen Form des Durchbruchs. Die beiden Linien können sowohl gerade als auch gekrümmt sein. Die Krümmung der Linien ist dabei mit einem Radius ausgeführt, der wesentlich kleiner als der erste oder zweite Radius der Kreissegmente ist.
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Die erste Linie ist insbesondere dem Auslass des Gehäuses zugewandt. Bezüglich der Drehachse des Kolbens weist die erste Linie einen ersten Winkel auf. Die zweite Linie weist zur Drehachse einen zweiten Winkel auf. Der erste Winkel ist, gemäß einer ersten Variante, vorzugsweise größer als der zweite Winkel. Die beiden Linien verlaufen somit nicht parallel. Gemessen werden jeweils die spitzen Winkel. Insbesondere ist der erste Winkel zumindest 15°, besonders bevorzugt zumindest 20°, größer als der zweite Winkel. In einer alternativ bevorzugten zweiten Variante ist der zweite Winkel größer als der erste Winkel. Insbesondere ist der zweite Winkel zumindest 15°, besonders bevorzugt zumindest 20°, größer als der erste Winkel.
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In der ersten Variante verläuft die erste Linie bevorzugt in etwa senkrecht zur Drehachse. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die erste Linie um bis zu ±15° von dieser senkrechten Ausgestaltung abweicht. Dementsprechend ist definiert, dass der erste Winkel zwischen 75° und 90° liegt, wobei immer der spitze Winkel gemessen wird. Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass der zweite Winkel zwischen 65° und 25°, vorzugsweise zwischen 55° und 35°, liegt.
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In der zweiten Variante verläuft die zweite Linie bevorzugt in etwa senkrecht zur Drehachse. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die zweite Linie um bis zu ±15° von dieser senkrechten Ausgestaltung abweicht. Dementsprechend ist definiert, dass der zweite Winkel zwischen 75° und 90° liegt, wobei immer der spitze Winkel gemessen wird. Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass der erste Winkel zwischen 65° und 25°, vorzugsweise zwischen 55° und 35°, liegt
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In der ersten Variante stellt die zweite Linie des Durchbruchs eine zur Drehachse schräge Kante dar. In der zweiten Variante stellt die erste Linie des Durchbruchs eine zur Drehachse schräge Kante dar Insbesondere, wenn Feststoffanteile in der Flüssigkeit sind, können diese Feststoffanteile im Auslasshahn hängenbleiben. Beim Drehen des Kolbens wirkt die jeweils schräge Linie wie ein Messer und schneidet Feststoffe, die durch den Zulauf und den Durchbruch ragen, ab.
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Das Gehäuse ist bevorzugt ein zylindrischer oder kegelstumpfförmiger Körper, der innen hohl ist. Der Zulauf ist vorzugsweise an der Mantelfläche des Gehäuses ausgebildet. Der Auslass befindet sich an einer Stirnseite, insbesondere der unteren Stirnseite, des Gehäuses.
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Um zu erreichen, dass die aus dem Auslass austretende Flüssigkeit nicht spritzt, sondern einen definierten Strahl bildet, wird bevorzugt zumindest ein Strahlregler angesetzt. Der Strahlregler weist die Form einer Buchse auf und ist auf dem Auslass des Gehäuses und/oder auf der Unterseite des Kolbens angesetzt. Der Strahlregler ist insbesondere aus Kunststoff gefertigt.
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Besonders bevorzugt weist der Strahlregler einen Ring auf. Von diesem Ring erstrecken sich in Fließrichtung der Flüssigkeit bevorzugt mehrere Fortsätze.
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Der Strahlregler ist vorzugsweise mittels einer Clipsverbindung, einem Bajonettverschluss oder einer Schraubverbindung mit dem Auslass des Gehäuses oder dem Kolben verbunden.
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Die Erfindung umfasst des Weiteren einen Kochbehälter mit einem der soeben beschriebenen Auslasshähne. Insbesondere ist an den Kochbehälter seitlich ein Anschlussrohr angeflanscht. Dieses Anschlussrohr mündet im Zulauf des Gehäuses des Auslasshahns.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. Dabei zeigen:
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1 eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Auslasshahns gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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2 die ovale Form des Durchbruchs im Kolben des erfindungsgemäßen Auslasshahns gemäß dem Ausführungsbeispiel;
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3 mehrere Schnittansichten des erfindungsgemäßen Auslasshahns gemäß dem Ausführungsbeispiel; und
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4 bis 6 drei verschieden Varianten für Strahlregler des erfindungsgemäßen Auslasshahns gemäß dem Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt einen Auslasshahn 1 in Explosionsdarstellung. Der Auslasshahn 1 umfasst ein Gehäuse 2. In der Mantelfläche des Gehäuses 2 ist ein Zulauf 3 in Form eines Loches in der Mantelfläche ausgebildet. Das Gehäuse 2 ist an beiden Stirnseiten offen. Unten ist ein Auslass 4 definiert. Die obere Öffnung wird als Gehäuseöffnung 5 bezeichnet.
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An den Zulauf 3 ist ein Anschlussrohr 6 angeschlossen. Das Anschlussrohr 6 weist einen Flansch 7 auf. Mit dem Flansch 7 kann der Auslasshahn 1 an einem Gefäß, insbesondere einem Kochbehälter, montiert werden.
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Der Auslasshahn 1 umfasst des Weiteren einen Kolben 8. Der Kolben 8 wird über die Gehäuseöffnung 5 in das Gehäuse 2 eingesetzt. Der Kolben 8 ist im Gehäuse 2 um die Drehachse 21 drehbar gelagert.
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Der Kolben 8 ist innen hohl und weist an seiner dem Auslass 4 zugewandten Stirnseite eine Kolbenöffnung 10 auf. Die Mantelfläche des Kolbens 8 weist einen ovalen Durchbruch 9 auf.
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Je nach Drehposition des Kolbens 8 im Gehäuse 2 überlappt der Durchbruch 9 mehr oder weniger mit dem Zulauf 3. Dadurch sind unterschiedliche Durchflussmengen einstellbar.
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Gemäß 1 umfasst der Auslasshahn 1 des Weiteren einen Strahlregler 11. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Strahlregler 11 direkt auf die Kolbenöffnung 10 des Kolbens 8 aufgesteckt. Alternativ oder zusätzlich können auch Strahlregler 11 am Auslass des Gehäuses 2 verwendet werden. Die genaue Ausgestaltung möglicher Strahlregler 11 wird anhand der 4 bis 6 beschrieben.
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Der Auslasshahn 1 gemäß 1 umfasst des Weiteren mehrere O-Ringe 12. So sind beidseitig des Durchbruchs 9 O-Ringe 12 in Nuten des Kolbens 8 eingesetzt. Ein dritter O-Ring 12 erstreckt sich schräg über die Mantelfläche des Kolbens 8.
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Ferner ist ein Deckel 13 vorgesehen. Der Deckel 13 wird über Schrauben 14 fest mit dem Kolben 8 verbunden und auf die Gehäuseöffnung 5 aufgesetzt.
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In den Deckel 13 mündet eine senkrecht zur Drehachse 21 ausgerichtete Zugstange 15. Auf der Zugstange 15 sitzt eine Druckfeder 16. Über eine Haube 20 wird die Zugstange 15 mit dem Deckel 13 verschraubt. Die Druckfeder 16 stützt sich somit mit einem Ende gegen die deckelfeste Haube 20 und mit dem anderen Ende gegen die Zugstange 15.
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An das freie Ende der Zugstange 15 ist ein Hebelgriff 17 aufgeschraubt.
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1 zeigt des Weiteren an der Außenfläche des Gehäuses 2 eine Nut 18, die in einem Loch 19 endet. In dieses Loch 19 und in die Nut 18 passt die Spitze der Zugstange 15. Die Druckfeder 16 drückt die Zugstange 15 stets in das Loch 19 oder in die Nut 18. Durch Ziehen am Hebelgriff 17 entgegen der Kraft der Druckfeder 16 kann die Spitze der Zugstange 15 aus dem Loch 19 herausgezogen werden. Die Länge der Nut 18 dient zur Begrenzung der Drehbewegung des Kolbens 8. Das Loch 19 zusammen mit der Zugstange 15 dient dazu, dass der Kolben 8 an einer bestimmten Position einrastbar ist.
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2 zeigt die ovale Form des Durchbruchs 9. Gezeigt ist dabei die abgewickelte Darstellung des Durchbruchs 9. Um von 1 zu der Darstellung gemäß 2 zu kommen, muss man gedanklich die Mantelfläche des Kolbens 8 abrollen. Dadurch entsteht die ovale Kontur des in 2 dargestellten Durchbruches 9.
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Die ovale Form des Durchbruchs 9 setzt sich zusammen aus einem ersten Kreissegment 22, einem zweiten Kreissegment 23, einer ersten geraden Linie 26 und einer zweiten geraden Linie 27. Die beiden geraden Linien 26, 27 verbinden dabei die Enden 30 der beiden Kreissegmente 22, 23.
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Das erste Kreissegment 22 weist einen ersten Radius 24 auf. Das zweite Kreissegment 23 weist einen zweiten Radius 25 auf. Der erste Radius 24 ist dabei wesentlich größer als der zweite Radius 25.
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Beim Öffnen des Auslasshahns 1 überlappt zunächst das zweite Kreissegment 23 mit dem Zulauf 3, so dass zu Beginn des Öffnungsvorgangs eine sehr kleine Durchflussmenge entsteht und somit der Durchfluss gut regelbar ist. Durch ein Strecken der ovalen Form mittels der beiden Linien 26, 27 entsteht ein relativ großer Abstand 31 der beiden Mittelpunkte der Kreissegmente 22, 23. Dadurch kann der Durchbruch 9, beispielsweise über ein Viertel des Umfangs des Kolbens 8 gestreckt, werden, wodurch wiederum die Regulierbarkeit des Durchflusses vereinfacht wird.
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Die erste Linie 26 weist gegenüber der Drehachse 21 einen ersten Winkel 28 auf. Die zweite Linie 27 weist gegenüber der Drehachse 21 einen zweiten Winkel 29 auf. Der erste Winkel 28 beträgt im gezeigten Ausführungsbeispiel 90°. Der zweite Winkel 29 ist wesentlich kleiner als der erste Winkel 28. Gemessen werden immer die spitzen Winkel.
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Durch die Ausbildung des zweiten Winkels 29 entsteht gegenüber der Drehachse 21 eine schräge zweite Linie 27. Diese schräge zweite Linie 27 bewirkt einen Schneideffekt beim Drehen des Kolbens 8 auf etwaige Feststoffe, die in dem Durchbruch 9 oder dem Zulauf 3 hängen. Alternativ ist auch vorgesehen, dass die erste Linie 26 für den Schneideeffekt schräg angeordnet wird, wobei dann die zweite Linie 27 bevorzugt horizontal verläuft.
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3 zeigt in schematisch vereinfachter Darstellung vier Schnittansichten des Auslasshahns 1. Gezeigt ist der Auslasshahn 1 bei 0% Öffnung, 25% Öffnung, 50% Öffnung und 100% Öffnung.
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Die Darstellung in 3 zeigt als gestrichelten Kreis den Zulaufradius 36 des Zulaufes 3 in der Mantelfläche des Gehäuses 2. Je nach Drehstellung des Kolbens 8 überlappt der Zulauf 3 mit dem Durchbruch 9 im Kolben 8. Der jeweilige Durchflussquerschnitt 32, der durch die Überlappung des Durchbruches 9 mit dem Zulauf 3 entsteht, ist in 3 jeweils eingezeichnet.
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4 bis 6 zeigen verschiedene Ausgestaltungen für den in 1 gezeigten Strahlregler 11. Dieser Strahlregler 11 kann an der Kolbenöffnung 10 oder am Auslass des Gehäuses 2 angesetzt werden. Es ist auch möglich, in einem Auslasshahn 1 sowohl am Kolben 8 als auch am Gehäuse 2 einen Strahlregler 11 anzubringen.
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Der Strahlregler 11 gemäß den drei Varianten umfasst zumindest einen Ring 33. An den Ring 33 setzt ein Anschlussstück 34 an. Das Anschlussstück 34 ist hier jeweils ein Ringsegment. Dieses Ringsegment ermöglicht eine formschlüssige Verbindung mit dem Kolben 8 oder dem Gehäuse 2, beispielsweise über einen Bajonettverschluss. Der Strahlregler 11 wird also an das entsprechende Gegenstück angesetzt und leicht verdreht, um hier eine Verbindung zu erreichen.
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Die beiden Varianten in 5 und 6 weisen unterschiedliche Fortsätze 35 auf, die sich in Fließrichtung erstrecken und somit einen besonders definierten Strahl ermöglichen.
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Die Abstände zwischen den Fortsätzen 35 können gemäß 5 rechteckig oder gemäß 6 bogenförmig ausgestaltet sein.
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Die gesamten, in den 4 bis 6 dargestellten Strahlregler 11, sind bevorzugt einstückig, vorzugsweise aus Kunststoff, gefertigt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Auslasshahn
- 2
- Gehäuse
- 3
- Zulauf
- 4
- Auslass
- 5
- Gehäuseöffnung
- 6
- Anschlussrohr
- 7
- Flansch
- 8
- Kolben
- 9
- Durchbruch
- 10
- Kolbenöffnung
- 11
- Strahlregler
- 12
- O-Ringe
- 13
- Deckel
- 14
- Schrauben
- 15
- Zugstange
- 16
- Druckfeder
- 17
- Hebelgriff
- 18
- Nut
- 19
- Loch
- 20
- Haube
- 21
- Drehachse
- 22
- erstes Kreissegment
- 23
- zweites Kreissegment
- 24
- erster Radius
- 25
- zweiter Radius
- 26
- erste Linie
- 27
- zweite Linie
- 28
- erster Winkel
- 29
- zweiter Winkel
- 30
- Enden
- 31
- Abstand
- 32
- Durchflussquerschnitt
- 33
- Ring
- 34
- Anschlussstück (Ringsegmente)
- 35
- Fortsätze
- 36
- Zulaufradius
