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Vorliegende Erfindung betrifft einen Behälter zur Aufnahme einer Flüssigkeit in einem Fahrzeug sowie ein Verfahren zur Herstellung des Behälters.
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Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Behälter zur Aufnahme von Flüssigkeiten in Fahrzeugen bekannt. Insbesondere bei nicht vollständig gefüllten Behältern bewegt sich die Flüssigkeit, beispielsweise beim Beschleunigen oder Verzögern des Fahrzeugs. Die Behälter weisen deshalb oftmals Schwallwände auf. Die Schwallwände sind entsprechend robust ausgeführt und im Behälter befestigt, um die Kräfte der sich bewegenden Flüssigkeit aufzunehmen. Bei einem Behälter ohne Schwallwände schwappt die Flüssigkeit ungehindert im Behälter umher. Dabei kann sich der Schwerpunkt des Fahrzeugs, je nach Füllstand, stark verlagern. Außerdem können die Schwappgeräusche störend sein. Üblicherweise müssen die Schwallwände für den Behälter speziell angefertigt und an das Design des Behälters angepasst werden. Übliche Schwallwände sind entsprechend robust auszuführen und haben eine primäre Richtung. Im Regelfall sind sie senkrecht zur Fahrtrichtung angeordnet.
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Es ist eine Aufgabe vorliegender Erfindung, einen Behälter anzugeben, der in einem Fahrzeug zur Aufnahme einer Flüssigkeit verwendet werden kann. Der Behälter soll bei einfacher und flexibler Konstruktion eine sichere Aufnahme der Flüssigkeit im Fahrzeug ermöglichen. Des Weiteren ist es eine Aufgabe vorliegender Erfindung, ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung des Behälters anzugeben.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die abhängigen Ansprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zum Gegenstand.
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Somit wird die Aufgabe gelöst durch einen Behälter zur Aufnahme einer Flüssigkeit. Der Behälter befindet sich in einem Fahrzeug oder ist zur Anordnung in einem Fahrzeug ausgebildet. Bei dem Fahrzeug handelt es sich vorzugsweise um ein Straßenfahrzeug, beispielsweise einen Pkw oder Lkw. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung dient der Behälter zur Aufnahme eines flüssigen Betriebsmittels des Fahrzeugs. Während der Benutzung des Fahrzeugs wird das flüssige Betriebsmittel aus dem Behälter entnommen und im Fahrzeug verwendet. Somit handelt es sich bei der Flüssigkeit beispielsweise um Kraftstoff oder ein anderweitiges Betriebsmittel, wie beispielsweise Harnstoff oder Wasser. Jedoch ist auch vorgesehen, dass der Behälter sich im Fahrzeug lediglich zum Transport der Flüssigkeit befindet. So kann der Behälter auch ein großer Tank sein, der beispielsweise auf einem Lkw oder Eisenbahnwagon transportiert wird.
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Der Behälter umfasst eine Außenwandung, die ein Behältervolumen bildet. Die Außenwandung umschließt das Behältervolumen. Das Behältervolumen dient zur Aufnahme der Flüssigkeit. Im Behälter, also in das Behältervolumen, ist ein Einsatz angeordnet, insbesondere eingesetzt oder integral mit der Außenwandung ausgebildet. Der Einsatz umfasst eine Vielzahl an Schwallwänden. Die Schwallwände des Einsatzes sind miteinander verbunden und bilden dadurch eine Vielzahl an Kammern aus. Die einzelne Kammer ist dabei umgeben und gebildet durch mehrere Schwallwände.
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Der Einsatz ermöglicht es, im Gegensatz zu herkömmlichen, an der Außenwandung befestigten Schwallwänden, eine Vielzahl an Schwallwänden im Behältervolumen anzuordnen. Die Geometrie des Einsatzes muss dabei nur in groben Zügen an den Behälter angepasst sein. Durch die Vielzahl an Schwallwänden und Kammern wird die Bewegung der Flüssigkeit im Behälter weitestgehend vermieden.
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Die einzelnen Schwallwände des Einsatzes sind direkt miteinander und unabhängig von der Außenwandung miteinander verbunden oder einteilig gefertigt. Die Schwallwände sind somit aneinander befestigt. Der einzelnen Schwallwände können miteinander formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden sein und/oder mehrere Schwallwände können durch ein einteiliges Bauteil, z.B. eine Platte, gebildet sein. Die Vielzahl an Kammern, abgegrenzt durch einzelne Schwallwände, entsteht somit nicht erst durch Befestigen der Schwallwände im Inneren des Behälters. Vielmehr bildet der Einsatz für sich genommen bereits diese Schwallwände und Kammern. Nichtsdestotrotz kann der Einsatz im Inneren des Behälters an der Außenwandung oder einem anderen Bestandteil des Behälters befestigt werden.
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Vorzugsweise sind die Schwallwände des Einsatzes dazu ausgebildet und der Einsatz ist entsprechend im Behältervolumen dazu angeordnet, sodass sich die Flüssigkeit frei in den Kammern und dem außerhalb der Kammern liegenden Behältervolumen verteilt. Die Flüssigkeit kann somit im gesamten Behältervolumen frei fließen. Insbesondere kann die Flüssigkeit auch von einer in die andere Kammer fließen. Hierzu ist insbesondere vorgesehen, dass die einzelnen Schwallwände entsprechende Aussparungen aufweisen, durch die die Flüssigkeit fließen kann. Des Weiteren liegen die Schwallwände vorzugsweise nicht dicht an der Außenwandung an, sodass die Flüssigkeit außerhalb des Einsatzes frei im Behälter fließen kann.
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Die Geometrie des Behälters gibt eine bestimmte Einbaulage E-E des Behälters im Fahrzeug vor. Entsprechend dieser Einbaulage ist bevorzugt vorgesehen, dass die Schwallwände senkrecht angeordnet sind. Darüber hinaus ist bevorzugt vorgesehen, dass die einzelnen Kammern sich jeweils über die gesamte Höhe des Einsatzes erstrecken und insbesondere oben und unten offen sind. Es handelt sich somit um vertikal angeordnete Kammern, die an ihren Oberseiten und Unterseiten offen sind. Zumindest über diese Oberseiten und Unterseiten kann die Flüssigkeit frei in die Kammern einfließen und wieder herausfließen. Wie oben bereits beschrieben, sind vorzugsweise Aussparungen vorgesehen, um das freie zirkulieren der Flüssigkeit zu verbessern.
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Zur weiteren Beschreibung des Einsatzes sind vorzugsweise eine Breite, eine Länge und eine Höhe des Einsatzes definiert. Die Breite und die Länge des Einsatzes liegen, bezüglich der Einbaulage des Behälters, horizontal. Die Höhe ist senkrecht zu Breite und Länge definiert.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Einsatz entlang seiner Breite mehrere Kammern nebeneinander und entlang seiner Länge mehrere Kammern nebeneinander umfasst. Gemäß dieser bevorzugten Ausführung weist der Einsatz somit zumindest 2x2 Kammern auf. Allgemein beschrieben ist bevorzugt vorgesehen, dass der Einsatz AxB Kammern aufweist, wobei A vorzugsweise zumindest 2, weiter vorzugsweise zumindest 5, besonders vorzugsweise zumindest 8, beträgt. B beträgt vorzugsweise zumindest 2, weiter vorzugsweise zumindest 5, besonders vorzugsweise zumindest 8.
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Einsatz zumindest 12 Kammern, insbesondere zumindest 16 Kammern, weiter vorzugsweise zumindest 20 Kammern, aufweist. Bei entsprechend kleiner Ausgestaltung der einzelnen Kammern und/oder bei entsprechend großem Behältervolumen ist auch ein Einsatz mit zumindest 25 Kammern, vorzugsweise zumindest 40 Kammern, oder mehr möglich.
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Die Kammern weisen vorzugsweise einen Durchmesser, gemessen horizontal zu Einbaulage, von zumindest 1 mm, insbesondere zumindest 5 mm, besonders vorzugsweise zumindest 10 mm, auf. Durch diese Mindestgröße der Kammer ist ein freies fließen der Flüssigkeit in der Kammer sichergestellt und etwaige Kapillawirkungen werden vermieden.
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Vorzugsweise erstrecken sich die Kammern über die gesamte Höhe des Einsatzes. Insbesondere ist die einzelne Kammer wesentlich höher als der Durchmesser der Kammer. So beträgt ein bevorzugtes Verhältnis des Durchmessers der Kammer zur Höhe der Kammer maximal 1/2, vorzugsweise maximal 1/3, weiter vorzugsweise maximal 1/10, besonders vorzugweise maximal 1/30.
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Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, möglichst viel des Behältervolumens mit dem Einsatz und somit mit Schwallwänden auszufüllen. Das Volumen des Einsatzes ist definiert durch dessen Außenmaße, beispielsweise durch das Produkt aus Breite, Höhe und Länge des Einsatzes. Insbesondere ist vorgesehen, dass ein Verhältnis des Volumens des Einsatzes zum gesamten Behältervolumen zumindest 1/4, vorzugsweise zumindest 1/2, besonders vorzugsweise zumindest 3/4, beträgt. Allerdings gibt es auch Anwendungen, bei denen nur lokal im Behälter Schwallwände nötig sind; dabei kann das Verhältnis des Volumens des Einsatzes zum gesamten Behältervolumen auch geringer ausfallen.
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Für die Konstruktion des Einsatzes sind unterschiedliche bevorzugte Varianten vorgesehen:
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Gemäß einer ersten Variante kann der Einsatz durch parallel angeordnete Platten bildet sein. Vorzugsweise zumindest jede zweite Platte, insbesondere jede Platte, weist eine Wellenstruktur auf. Insbesondere liegen die Platten aneinander an. Alternativ befinden sich Abstandselemente zwischen den Platten. Die Platten sind aneinander befestigt. Beispielsweise sind die Platten aneinander geklebt oder kraftschlüssig oder formschlüssig miteinander verbunden.
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Durch die Wellenstruktur der Platten ergeben sich zwischen den Platten Hohlräume, die die hier definierten Kammern bilden. Die jeweiligen Anteile der Platten, die die Kammern umschließen, sind die einzelnen Schwallwände. Eine Platte bildet somit die Schwallwände mehrerer Kammern. Insbesondere sind die Schwallwände einer Kammer durch Anteile zweier benachbarter Platten gebildet.
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Die Wellenstruktur der Platten kann rund, beispielsweise sinusförmig sein. Ferner kann die Platte auch eine kantige Wellenstruktur aufweisen, sodass durch zwei aneinander liegende Platten sechseckige wabenförmige Kammern entstehen.
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Gemäß einer zweiten Variante kann der Einsatz durch mehrere erste Platten und mehrere zweite Platten gebildet sein. Die ersten Platten stehen jeweils parallel zueinander. Die zweiten Platten stehen jeweils parallel zueinander. Die ersten Platten stehen zu den zweiten Platten nicht parallel. Insbesondere sind die ersten Platten senkrecht zu den zweiten Platten angeordnet. Die Schwallwände der einzelnen Kammer sind durch Anteile zweier gegenüberliegender erster Platten und durch Anteile zweier gegenüberliegender zweiter Platten gebildet. Insbesondere entstehen dadurch rechteckige oder rautenförmig Kammern.
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Vorzugsweise weisen die Platten entsprechende Schlitze auf, sodass in die ersten Platten mehrere zweite Platten eingesteckt werden können und in die zweiten Platten mehrere erste Platten eingesteckt werden können. Dadurch können die Schwallwände mehrerer Kammern durch dieselbe Platte gebildet werden.
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Gemäß einer dritten Variante kann der Einsatz urformend gefertigt sein. Dadurch sind viele, insbesondere alle, Schwallwände direkt miteinander verbunden bzw. einteilig gefertigt. Diese urformende Herstellung erfolgt beispielsweise durch Guss, Spritzguss, Sintern oder 3D-Druck des Einsatzes.
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Die Erfindung umfasst ferner ein Fahrzeug mit zumindest einem Behälter, wie er vorab beschrieben wurde. Insbesondere handelt es sich dabei um einen Pkw, wobei der Behälter zur Aufnahme des Kraftstoffes des Pkws genutzt wird. Zusätzlich oder alternativ umfasst der Pkw einen der beschriebenen Behälter zur Aufnahme eines sonstigen Betriebsmittels, beispielsweise Harnstoff oder Wasser.
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Die Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Behälters zur Aufnahme einer Flüssigkeit in einem Fahrzeug. Insbesondere handelt es sich dabei um den bereits beschriebenen Behälter.
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Die Außenwandung des Behälters kann auf unterschiedliche Weise gefertigt werden. Beispielsweise ist es möglich, den Behälter aus einer ersten Schale (beispielsweise Unterschale) und einer zweiten Schale (beispielsweise Oberschale) zusammenzusetzen. In diesem Fall ist insbesondere vorgesehen, dass der Einsatz in die erste Schale eingesetzt wird. Daraufhin wird die zweite Schale auf die erste Schale aufgesetzt, sodass sich der Einsatz im Inneren der Außenwandung befindet. Dabei ist es auf einfache Art möglich, den Einsatz an der ersten Schale zu befestigen.
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Alternativ hierzu ist es auch möglich, die Außenschale einteilig zu fertigen. Beispielsweise kann die Außenschale aufgeblasen werden. Die Außenschale weist üblicherweise ein Loch auf. Dieses Loch wird beispielsweise als Handloch oder Mannloch bezeichnet. Bei einem herkömmlichen Kraftstofftank in einem Fahrzeug wird über dieses Handloch die Kraftstoffpumpe montiert. Bei einem Tanklastzug wird das Mannloch als Zugang in den Tank, beispielsweise zu Revisionszwecken, verwendet. Das Loch ist wesentlich kleiner als der zu verwendende Einsatz. Deshalb ist vorzugsweise vorgesehen, den Einsatz in einem zusammengefalteten Zustand durch das Loch zu schieben und erst im Inneren des Behälters zu entfalten.
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Ferner ist vorgesehen, dass zumindest eine Teil der Außenwandung, z.B. eine oder beide Schalen, einteilig und somit integral mit dem Einsatz oder einem Teil des Einsatzes gefertigt wird. So kann der Teil der Außenwandung oder die gesamte Außenwandung mit einem Teil des Einsatzes oder dem gesamten Einsatz vorzugsweise durch Guss, Spritzguss oder 3D-Druck gefertigt werden. Dabei können auch verlorene Kerne verwendet werden, insbesondere formgebend für die Kammern.
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Die im Rahmen des erfindungsgemäßen Behälters beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen und Unteransprüche finden entsprechend vorteilhafte Anwendung auf das erfindungsgemäße Verfahren.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:
- 1 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Behälters,
- 2 und 3 einen schematischen Aufbau des Einsatzes gemäß einer ersten Variante,
- 4 einen schematischen Aufbau des Einsatzes gemäß einer zweiten Variante, und
- 5 und 6 einen schematischen Aufbau des Einsatzes gemäß einer dritten Variante.
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1 zeigt eine schematische Ansicht eines Behälters 1 für alle hier gezeigten Varianten. Der Behälter 1 ist ausgebildet als Kraftstofftank eines Fahrzeuges. Mit E-E ist die horizontale Einbaulage des Behälters 1 im Fahrzeug gekennzeichnet.
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Der Behälter 1 umfasst eine Außenwandung 2. In der gezeigten Darstellung ist die Außenwandung 2 durch eine Unterschale 3 und eine Oberschale 4 gebildet. Die Außenwandung 2 bildet ein Behältervolumen zur Aufnahme der Flüssigkeit.
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Im Behältervolumen befindet sich ein Einsatz 6. Der Einsatz 6 umfasst eine Vielzahl an Kammern 7, die jeweils durch Schwallwände 8 begrenzt und gebildet sind.
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Der Einsatz 6 weist eine Breite B, eine Länge L und eine Höhe H auf. Diese Außenmaße des Einsatzes 6 beschreiben das Volumen des Einsatzes 6. Das Volumen des Einsatzes 6 ist annähernd so groß wie das gesamte, durch die Außenwandung 2 bestimmte Behältervolumen.
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Bei der 2-teiligen Gestaltung der Außenwandung 2 mit den Schalen 3, 4, kann der Einsatz eingesetzt werden, bevor die beiden Schalen 3, 4 aufeinandergesetzt werden. Wenn die Außenwandung 2 einteilig gestaltete ist, ist es möglich, den Einsatz 6, beispielsweise in einem zusammengefalteten Zustand, durch ein Loch 5 in der Außenwandung 2 in das Behältervolumen einzuführen. Im Inneren der Außenwandung 6 kann der Einsatz 6 entfaltet und gegebenenfalls an der Außenwandung 6 befestigt werden.
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1 zeigt im Bereich des Loches 5 einen Freiraum im Behältervolumen, der nicht vom Einsatz 6 eingenommen wird. In diesem Bereich kann beispielsweise die Pumpe zur Entnahme der Flüssigkeit aus dem Behälter 1 montiert werden.
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2 und 3 zeigen eine Variante zur Ausgestaltung des Einsatzes 6. Gemäß dieser Variante wird der Einsatz 6 durch mehrere, parallel angeordnete Platten 9 gebildet. Die Platten 9 sind jeweils wellenförmig. Durch die Wellenform der Platten 9 entsteht eine Vielzahl an Kammern 7. Die Platten 9 stehen dabei senkrecht zur Einbaulage E-E des Behälters 1.
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Jede Kammer 7 ist durch Schwallwände 8 gebildet. Die Schwallwände 8 wiederum sind gebildet durch die Platten 9. Die Platten 9 sind aneinander befestigt, so dass alle Schwallwände 8 untereinander zur Ausbildung der Vielzahl an Kammern 7 verbunden sind.
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In 2 ist die Schnittebene I-I der Darstellung aus 1 schematisch eingezeichnet. Wie die 1 und 2 verdeutlichen, erstrecken sich die Kammern 7 über die gesamte Höhe H des Einsatzes 6. Der Durchmesser D der einzelnen Kammer ist wesentlich kleiner als die Höhe H.
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3 zeigt eine einzelne Platte 9. Die Platten 9 können Aussparungen 10 aufweisen, die ein freies fließen der Flüssigkeit zwischen den Kammern 7 begünstigen.
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4 zeigt eine Variante zur Ausgestaltung des Einsatzes 6 bei der ebenfalls parallele, gewellte Platten 9 zum Einsatz kommen. Gemäß 4 sin die Platten 9 nicht rund sondern kantig gewellt, sodass 6-eckige Kammern 7 in Wabenform entstehen. Im Übrigen ist die Variante gemäß 4 genauso aufgebaut wie dies anhand von 2 und 3 erläutert wurde.
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5 und 6 verdeutlichen rein schematisch den Aufbau des Einsatzes 6 aus ersten Platten 91 und zweiten Platten 92. Die ersten Platten 91 stehen jeweils parallel zueinander. Zweiten Platten 92 stehen ebenfalls jeweils parallel zueinander. Die Platten 91, 92 weisen jeweils Schlitze 11 auf. Die Schlitze 11 der Platten 91, 92 werden ineinandergesteckt, sodass sich die in 6 dargestellte Anordnung ergibt. Die Schwallwände 8 der Kammern 7 sind hier gebildet durch Anteile zweier gegenüberliegender erster Platten 91 und zweier gegenüberliegender zweiter Platten 92.
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Die Figuren zeigen, dass der Einsatz 6 sowohl entlang seiner Länge L als auch entlang seiner Breite B jeweils mehrere Kammern 7 umfasst. Die Anzahl der Kammern 7 in den Figuren ist nur beispielhaft gewählt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Behälter
- 2
- Außenwandung
- 3
- erste Schale (Unterschale)
- 4
- zweite Schale (Oberschale)
- 5
- Loch (Handloch)
- 6
- Einsatz
- 7
- Kammern
- 8
- Schwallwände
- 9
- Platten
- 91
- erste Platten
- 92
- zweite Platten
- 10
- Aussparungen
- 11
- Schlitze
- H
- Höhe des Einsatzes
- L
- Länge des Einsatzes
- B
- Breite des Einsatzes
- E-E
- Einbaulage
- D
- Durchmesser
