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Die Erfindung betrifft einen Deckschieber zum Verschließen von Nuten eines Stators oder Rotors eines Elektromotors. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Verschließen von Nuten eines Stators oder Rotors eines Elektromotors durch einen Deckschieber.
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Es ist bekannt, Nuten von Statoren oder Rotoren von Elektromotoren, in denen stromdurchflossene Wicklungen zum Erzeugen der elektromagnetischen Kräfte angeordnet sind, durch Deckschieber zu verschließen. Dadurch können einerseits die in die Nuten eingebrachten Wicklungen vor Beschädigung oder Verschmutzung geschützt werden, ggf auch vor Herauslösen aus den Nuten. Darüber hinaus bewirken die Deckschieber auch eine Reduzierung von Geräuschen, die beispielsweise durch Luftströmungen beim Betrieb des Elektromotors entstehen.
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Deckschieber werden zum Verschließen der Nuten meist in axiale Richtung des Stators oder Rotors, d.h. in Längsrichtung der Nuten, in diese eingeschoben. Dazu weisen die Nuten Verengungen auf, d.h. in radialer Richtung betrachtet ist die Breite einer Nut an ihrem Eingang geringen als im weiteren Verlauf der Nutwandung oder am Nutboden, um den eingebrachten Deckschieber in radialer Richtung in der Nut zu halten. Dadurch wird es jedoch erschwert, die Wicklungen in die Nut einzubringen. Insbesondere ist beim radialen Fügen der Wicklung die Gefahr einer Drahtbeschädigung durch den „Hinterschnitt“ sehr groß. Darüber hinaus erfordert das entsprechende Umformen der Nuteingänge, bzw. der Stege zwischen den Nuten im Bereich der Nuteingänge, einen erhöhten fertigungstecjhnischen Aufwand, und führt zu elektromagnetischen Verlusten.
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Ein Einkleben der Deckschieber in die Nuten hingegen, um das vorstehend beschriebene formschlüssige Halten der Deckschieber in den Nuten umgehen zu können, ist aufgrund des Temperaturbereichs im Betrieb von Elektromotoren sowie der erforderlichen Langzeitstabilität ebenfalls nachteilig.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Deckschieber bereitzustellen, der zum Verschließen von Nuten eines Stators oder Rotors eines Elektromotors in einfacher Weise in die Nuten eingebracht werden kann und diese dauerhaft verschließt.
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Diese Aufgabe wird durch einen Deckschieber mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Bei einem erfindungsgemäßen Deckschieber zum Verschließen von Nuten eines Stators oder Rotors eines Elektromotors weist der Deckschieber ein erstes Deckschieberelement sowie ein zweites Deckschieberelement auf. Das erste und das zweite Deckschieberelement sind dabei so gestaltet, dass das zweite Deckschieberelement bei einem in eine Nut eingebrachten Deckschieber zumindest abschnittsweise vom ersten Deckschieberelement umgeben ist. Dabei übt es Kräfte derart auf das erste Deckschieberelement aus, dass das erste Deckschieberelement gedehnt wird. Durch das gedehnte erste Deckschieberelement werden Haltekräfte auf die Wandungen der Nut ausübt. Der Deckschieber wird durch diese Haltekräfte in der Nut gehalten.
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Das zweite Deckschieberelement ist bei einem in eine Nut eingebrachten Deckschieber beispielsweise dann zumindest abschnittsweise vom ersten Deckschieberelement umgeben, wenn es zumindest teilweise in das erste Deckschieberelement eingebracht ist, wenn der Deckschieber in die Nut eingebracht ist.
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Der Deckschieber kann neben dem ersten und dem zweiten Deckschieberelement noch weitere Bestandteile aufweisen und ist daher nicht auf einen zweiteiligen Deckschieber beschränkt.
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Durch die vom gedehnten ersten Deckschieberelement auf die Wandungen der Nut ausgeübten Haltekräfte wird eine Flächenpressung zwischen dem ersten Deckschieberelement und den Wandungen der Nut hervorgerufen, durch die der Deckschieber sicher in der Nut gehalten wird. Dies ist bereits ohne zusätzlichen Formschluss möglich.
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Ein im Sinne der Erfindung ausgebildeter Deckschieber zeichnet sich neben einem einfachen konstruktiven Aufbau vor allem dadurch aus, dass bereits ohne besondere Ausgestaltung der Nut, beispielsweise in Form von Hinterschneidungen, eine sichere und dauerhafte Befestigung des Deckschiebers in der Nut gewährleistet wird. Dadurch wird es beispielsweise vereinfacht, die Wicklungen beschädigungsfrei in die Nut einzubringen. Das erste Deckschieberelement des erfindungsgemäßen Deckschiebers kann in die Nut eingebracht werden, ohne beispielsweise in der Nut befindliches Isolationspapier zu verschieben oder zu beschädigen.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, das erste und das zweite Deckschieberelement so zu gestalten, dass bei einem in eine Nut eingebrachten Deckschieber eine formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Deckschieberelement bewirkt wird, durch die ein Lösen des zweiten Deckschieberelements vom ersten Deckschieberelement verhindert wird.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eines der Deckschieberelemente eine Hinterschneidung und das andere Deckschieberelement einen Vorsprung aufweist, und bei einem in eine Nut eingebrachten Deckschieber die Hinterscheidung des einen Deckschieberelements mit dem Vorsprung des anderen Deckschieberelements zusammenwirkt, um die formschlüssige Verbindung zu erzeugen. Dabei kann der Vorsprung an dem ersten und die Hinterschneidung am zweiten Deckschieberelement ausgebildet werden. Jedoch ist auch eine Ausbildung von Vorsprung bzw. Hinterschneidung am jeweils anderen Deckschieberelement möglich, um bei in einer Nut montiertem deckschieber eine formschlüssige Verbindung zwischen den beiden Deckschieberelementen zu erzielen, so dass ein Lösen und Trennen der beiden Elemente voneinander sicher verhindert werden kann.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste und das zweite Deckschieberelement eine Verzahnung aufweisen, und bei einem in eine Nut eingebrachten Deckschieber die Verzahnungen des ersten und des zweiten Deckschieberelements zusammenwirken, um die formschlüssige Verbindung zu erzeugen. Die Verzahnung kann alternativ auch nur an einem der Deckschieberelemente ausgebildet sein, und das andere Deckschieberelement kann sich z. B. aufgrund der Elastizität seines Materials beim Zusammenfügen der beiden Deckschieberelemente elastisch oder plastisch so verformen, dass eine formschlüssige Verbindung mit der Verzahnung des anderen Deckschieberelements, un dadurch eine formschlüssige Verbindung zwischen den beiden Deckschieberelementen erzielt wird.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist eines der Deckschieberelemente zumindest abschnittsweise keilförmig ausgebildet. Das jeweils andere Deckschieberelement weist eine Gegenfläche auf, die bei einem in eine Nut eingebrachten Deckschieber mit dem keilförmigen Abschnitt des einen Deckschieberelements zusammenwirkt, um Kräfte durch das eine Deckschieberelement auf das andere Deckschieberelement auszuüben. Durch die keilförmige Ausgestaltung von Abschnitten bzw. Teilflächen wenigestens eines der Deckschieberelemente können beim Fügen der Deckschieberelemente miteinander, um den Deckschieber in der Nut zu befestigen, durch die Keilfläche Kräfte von einem der Deckschieberelemente auf das andere Deckschieberelement ausgeübt werden, wodurch das andere Deckschieberelement beispielsweise gedehnt wird, und es sich durch die Dehnung in der Nut kraftschlüssig verklemmt, oder durch die Dehnung einen Formschluss mit einer entsprechenden Ausgestaltung eines Flächenabschnitts in der Nut bewirkt.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das erste Deckschieberelement an einem Abschnitt, der bei einem in eine Nut eingebrachten Deckschieber mit Abschnitten der Wandung der Nut zusammenwirkt, so ausgestaltet, das ein Formschluss zwischen dem Abschnitt der Wandung der Nut und dem Abschnitt des ersten Deckschieberelements bewirkt wird. Bei der Ausdehnung des ersten Deckschieberelements aufgrund der beim Einbringen des Deckschiebers in die Nut durch das zweite Deckschieberelement auf das erste Deckschieberelement ausgeübten Kräfte verformt sich dabei das ersten Deckschieberelement so, dass ein Formschluss mit einer in der Wandung der Nut entsprechend ausgebildeten Gegenfläche bewirkt wird. Der Formschluss kann dabei zusätzlich oder anstelle eines Kraftschlusses zwischen Deckschieber und Wandung der Nut bewirken, dass der Deckschieber sicher in der Nut gehalten wird.
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In einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Verschließen von Nuten eines Stators oder Rotors eines Elektromotors durch einen Deckschieber, insbesondere eines Deckschieber nach einer der vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen, wird zunächst ein erstes Deckschieberelement in eine Nut eingebracht. Anschließend wird ein zweites Deckschieberelement derart in die Nut eingebracht, dass die beiden Deckschieberelemente nach dem Einbringen zumindest abschnittsweise so ineinandergefügt sind, dass das zweite Deckschieberelement dabei Kräfte derart auf das erste Deckschieberelement ausübt, dass das erste Deckschieberelement gedehnt wird und dadurch Haltekräfte auf Wandungen der Nut ausübt, durch die der Deckschieber in der Nut gehalten wird. Durch eine zumindest zweiteilige Gestaltung des Deckschiebers kann dadurch eine Verformung eines der Deckschieberelemente durch beim Montieren vom anderen Deckschieberelement ausgeübte Kräfte bewirkt werden, durch die ein Kraftschluss zwischen Deckschieber und der Wandung der Nut, bei entsprechender Ausgestaltung auch ein Formschluss erzielt werden kann.
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In einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verschließen von Nuten eines Stators sind das erste und das zweite Deckschieberelement bereits vor dem Einbringen in die Nut miteinander verbunden. Beim Einbringen des Deckschiebers in die Nut werden das erste und das zweite Deckschieberelement gleichzeitig in die Nut eingebracht. Beim gleichzeitigen Einbringen des ersten und des zweiten Deckschieberelements werden dabei die beiden Deckschieberelemente so relativ zueinander verschoben, dass durch das das zweite Deckschieberelement Kräfte derart auf das erste Deckschieberelement ausgeübt werden, so dass das erste Deckschieberelement gedehnt wird und dadurch Haltekräfte auf Wandungen der Nut ausübt, durch die der Deckschieber in der Nut gehalten wird. In einem ersten Schritt können damit die beiden Deckschieberelemente zusammengefügt werden, so dass sie als eine Komponente in die Nut eingebracht werden können. Bei diesem Einbringen wird genauso wie beim alleinigen Einbringen des ersten Deckschieberelements keine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Deckschieber und der Nutwandung erzeugt. Erst durch eine radiale Kraft in der Nut werden die beiden Deckschieberelemente ineinander geschoben, so dass eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung sowohl zwischen den Deckschieberelementen als auch zwischen Deckschieber und Nutwandung erzeugt wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Es zeigen:
- 1: einen in einer Nut eines Stators eines Elektromotors angeordneten erfindungsgemäßen Deckschieber,
- 2: einen erfindungsgemäßen zweiteiligen Deckschieber, bei dem das erste und das zweite Deckschieberelement bereits vor dem Einbringen in die Nut miteinander verbunden sind,
- 3: eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Deckschiebers,
- 4: einen in den Nuten des Stators eines Elektromotors angeordneten herkömmlichen Deckschieber (links) sowie einen erfindungsgemäßen Deckschieber gemäß 3 (rechts).
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1 zeigt einen in einer Nut 2 eines Stators 3 eines Elektromotors angeordneten erfindungsgemäßen Deckschieber 1, der in der dargestellten Ausführung aus einem ersten Deckschieberelement 4 und einem zweiten Deckschieberelement 5 besteht. Des Weiteren sind in der Nut 2, in der der Deckschieber 1 angeordnet ist, die Wicklungen 6 des Stators 3 angeordnet.
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Bei dem in 1 dargestellten Deckschieber ist in dem dargestellten Zustand, in dem der Deckschieber 1 in der Nut 2 montiert ist, das zweite Deckschieberelement 5 innerhalb des ersten Deckschieberelements 4 angeordnet. Das erste Deckschieberelement 4 weist Schenkel auf, die durch eine keilförmige Außenfläche des zweiten Deckschieberelements 5 im montierten Zustand gedehnt werden, so dass die Außenflächen der Schenkel des ersten Deckschieberelements 4 gegen die Wandungen der Nut 2 gepresst werden, und dadurch das erste Deckschieberelement 4 kraftschlüssig in der Nut 2 gehalten wird. Daduch wird die Nut 2 verschlossen, und die Wicklungen 6 werden in der Nut gehalten.
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Darüber hinaus weist das zweite Deckschieberelement 5 des in 1 dargestellten Deckschiebers 1 einen Vorsprung und das erste Deckschieberelement 4 des in 1 dargestellten Deckschiebers 1 eine Hinterschneidung auf. Im montierten Zustand greift der Vorsprung des zweiten Deckschieberelements 5 in die Hinterschneidung des ersten Deckschieberelements 4 ein. Neben der kraftschlüssigen Verbindung zwischen den beiden Deckschieberelementen 4, 5 werden die beiden Deckschieberelemente damit im montierten Zustand auch formschlüssig miteinander verbunden.
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2 zeigt einen erfindungsgemäßen zweiteiligen Deckschieber, bei dem das erste und das zweite Deckschieberelement bereits vor dem Einbringen in die Nut miteinander verbunden sind.
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Das zweite Deckschieberelement 5 weist hierfür an seinem Vorsprung 7 eine abgerundete oder auch eine keilförmige Fläche auf, die bei einem vormontierten Deckschieber 1 mit einer entsprechenden Gegenfläche des ersten Deckschieberelements 4 zusammenwirkt. D.h. das zweite Deckschieberelement 5 ist im vormontierten Zustand so weit in das erste Deckschieberelement 4 hineingeschoben, dass das zweite Deckschieberelement 5 durch das Zusammenwirken der entsprechenden Flächen mit dem ersten Deckschieberelement 1 im vormontierten Zustand zusammengehalten wird. Der zusammenhalt kann auch durch eine andere Ausgestaltung der Flächen oder durch andere Verbindungsmaßnahmen, z.B. Kleben, bewirkt werden.
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Das erste Deckschieberelement 4 des in 2 dargestellten Deckschiebers 1 weist ebenfalls eine Hinterschneidung 8 auf, in die der Vorsprung 7 des zweiten Deckschieberelements 5 im montierten Zustand, d.h. bei einem in einer Nut angeordneten Deckschieber 1 eingreift, um im montierten Zustand das erste Deckschieberelement 4 und das zweite Deckschieberelement 5 formschlüssig miteinander zu verbinden.
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Die Deckschieberelemente 4, 5 der in 1 und der in 2 dargestellten Deckschieber 1 weisen keilförmige Flächen 9, 10 auf, über die beim Montieren Kräfte vom zweiten Deckschieberelement 5 auf das erste Deckschieberelement 4 ausgeübt werden, durch die die Schenkel des ersten Deckschieberelements 4 verformt und mit ihrer der Wandung der Nut zugewandten Oberfläche gegen die Wandung der Nut gepresst werden, so dass eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Deckschieberelement 4 und der Wandung der Nut entsteht. Bei den in 1 und in 2 dargestellten Deckschiebern 1 befinden sich die keilförmigen Flächen 9, 10 jeweils an der Außenfläche des zweiten Deckschieberelements 5 und an der Innenfläche des ersten Deckschieberelements 4.Beim Montieren des Deckschiebers 1 in eine Nut wird zunächst das zweite Deckschieberelement 5 in das erste Deckschieberelement 4 voreingesteckt. Der zusammengesteckte Deckschieber wir dann in die Nut eingebracht. Durch Verschieben des zweiten Deckschieberelements 5 relativ zum ersten Deckschieberelement 4 werden die Schenkel des ersten Deckschieberelements geweitet und gegen die Nutwandung gepresst, so dass der Deckschieber kraftschlüssig in der Nut gehalten wird.
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3 zeigt eine weitere Ausgestaltung 11 eines erfindungsgemäßen Deckschiebers. Hier ist die Innenfläche 13 des ersten Deckschieberelements 4 trapez-, keil- oder kegelförmig ausgebildet, und weist eine gezahnte Oberfläche auf. Ebenso ist die Außenfläche 12 des zweiten Deckschieberelements 5 trapez-, keil- oder kegelförmig ausgebildet, und weist ebenfalls eine gezahnte Oberfläche auf. Bei der Montage des Deckschiebers 11in eine Nut wird zunächst das zweite Deckschieberelement 5 in das erste Deckschieberelement 4 voreingesteckt. Der derart zusammengesteckte Deckschieber 11 wird dann in die Nut eingebracht, wobei im Unterschied zu den Deckschiebern aus 1 und 2 das der Deckschieber 11 mit dem zweiten Deckschieberelement 5 voran in die Nut eingebracht wird. Beim Einbringen stößt das zweite Deckschieberelement 5 mit seiner vom ersten Deckschieberelement 4 abgewandten Seite gegen die bereits in der Nut befindlichen Wicklungen an. Dadurch verschieben sich beim Enbringen das erste und das zweite Deckschieberelement 4, 5 relativ zueinander, und die Schenkel des ersten Deckschieberelements 4 werden geweitet.
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Dadurch wird einerseits wiederum ein Kraftschluss zwischen der Nutwandung und dem ersten Deckschieberelement 1 bewirkt, durch den der Deckschieber 11 in der Nut gehalten wird. Darüber hinaus weisen bei dem in 3 dargestellten Deckschieber 11 die Schenkel des ersten Deckschieberelements 4 eine Kontur auf, die nach dem Weiten in eine entsprechende Gegenkontur, die an der Wandung der Nut ausgebildet ist, eingreift, so dass zusätzlich auch eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Deckschieber 11 und der Nutwandung bewirkt wird.
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Durch die Verzahnung der Innenfläche 13 des ersten Deckschieberelements 4 und der Außenfläche 12 des zweiten Deckschieberelements 5 werden darüber hinaus im montierten Zustand das erste und das zweite Deckschieberelement 4, 5 formschlüssig miteinander verbunden. Darüber hinaus erleichtert die Verzahnung die Vormontage, d.h. das Verbinden beider Deckschieberelemente vor dem Einbringen in eine Nut.
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4 zeigt links einen in den Nuten 2 des Stators eines Elektromotors angeordneten herkömmlichen Deckschieber 15 sowie rechts einen erfindungsgemäßen Deckschieber 11, wie er bereits in 3 dargestellt ist.
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Die Nuten 2 des in 4 dargestellten Stators, bzw. die zwischen den Nuten 2 angeordneten Stege 18 weisen Ausbuchtungen 16 auf, die bei in die Nuten 2 eingebrachten Deckschiebern 11, 15 mit entsprechenden Gegenflächen 16 an den Deckschiebern 11, 15 zusammenwirken, so dass die Deckschieber 11, 15 hier formschlüssig in den Nuten 2 gehalten werden. Hierfür ist es jedoch beim herkömmlichen Deckschieber 15 erforderlich, diesen in axialer Richtun g in die Nut 2 einzuschieben, da der Deckschieber in radialer Richtung entweder nur unter Aufbringung erheblicher Kräfte in die Nut 2 eingepresst werden könnte, bzw. dabei das bereits in der Nut 2 befindliche Nutisolationspapier 17 verschoben und/oder beschädigt werden würde. Dagegen ist beim erfindungsgemäßen Deckschieber, beispielsweise bei dem in 4 verwendeten Deckschieber 11 aus 3, ein radiales Einbringen des Deckschiebers 11 ohne Verschieben oder Beschädigen des Nutisolationspapiers 17, und ohne größere Montagekräfte möglich. Falls erforderlch, kann der erfindungsgemäße Deckschieber jedoch auch axial in eine Nut eingebracht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 11, 15
- Deckschieber
- 2
- Nut
- 3
- Stator
- 4
- erstes Deckschieberelement
- 5
- zweites Deckschieberelement
- 6
- Wicklung
- 7
- Vorsprung
- 8
- Hinterschneidung
- 9
- Keilfläche des ersten Deckschieberelements
- 10
- Keilfläche des zweiten Deckschieberelements
- 12
- gezahnte Außenfläche des zweiten Deckschieberelements
- 13
- gezahnte Innenfläche des ersten Deckschieberelements
- 14
- Außenkontur des ersten Deckschieberelements
- 16
- Ausbuchtung
- 17
- Isolierpapier
- 18
- Steg
