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Die Erfindung betrifft einen Kleinspannkraftregler zur Spannkraftregelung für Anker, Seile und andere Sicherungskonstruktionen.
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Für die Aufhängung und Verankerung von Konstruktionen wird oft gefordert, die Spannung (Zug- und Druckkraft) in der Konstruktion dauerhaft halten und ggf. nachjustieren zu können. Äußere Einflüsse wie z. B. Temperaturunterschiede, dynamische Belastungen und Formänderungen an der zu sichernden Konstruktion können zu Lastveränderungen führen, die unerwünschte Auswirkungen in einem Bauwerk haben können. Innere Einflüsse wie z. B. Relaxation (Spannungsabbau im Material selbst) können ebenfalls zu Spannungsveränderungen in einer Tragkonstruktion führen, die ebenfalls unter bestimmten Bedingungen zu schwerwiegenden Folgeerscheinungen führen können. Mittels Tragsicherheitsnachweisen werden rechnerisch Kräfte ermittelt, die, wie Untersuchungen zeigen, an vielen komplexen Konstruktionen so nicht mit einer entsprechenden Messtechnik bestätigt werden konnten. Daher ist es wichtig Systeme zu haben, die ein solches Sicherheitspotential aufweisen, dass sich Spannungsunterschiede, die sich zwischen berechneter und tatsächlich auftretender Spannung ergeben, kompensieren können und dass sich tatsächlich auftretende Lasten ohne komplizierte Messtechnik jederzeit ablesen lassen.
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Es ist bekannt, dass zum Spannen von Seilen, Drähten, Verstrebungen usw. sogenannte Spannschlösser genutzt werden. Üblicherweise bestehen diese Spannschlösser aus einer Spannschlossmutter, die einseitig ein Rechts- und gegenseitig ein Linksgewinde hat, in die jeweils die passende Ösenschraube eingeschraubt ist. Mit diesen Spannschlössern werden auch Deckenkonstruktionen, z. B. Gewölbe, verankert bzw. gehalten. Dabei sollen viele Spannelemente, u. a. bestehend aus Drahtseilen und Spannschlössern, auf die vom Tragwerksplaner vorgegebenen Lastzustände (Spannungen) eingestellt werden. Es hat sich in der Praxis gezeigt, dass dieses in der Regel nicht möglich ist. Die entsprechende Messtechnik zur Einstellung der Spannungen ist meist hochkompliziert und teuer und kann bei der Anordnung einer Vielzahl von Spannschlössern und Spannschlösserarten meist nicht angewendet werden. Eine spannungsbezogene definierte Nachjustierung nach mehreren Wochen und Jahren ist nicht möglich. Es kann daher zu ungewollten und nicht erkennbaren Lastumlagerungen in einer Konstruktion kommen, die zu entsprechenden Überbeanspruchungen und Schäden führen können.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kleinspannkraftregler zu schaffen, der prinzipiell wie ein Spannschloss arbeitet, aber mit einem elastischen Steuerungssystem und einer Ableseeinrichtung versehen ist, wobei die Lastsituation in einer Konstruktion, nach Vorgabe des Tragwerksplaners, einstellbar ist, visuell erfasst und in einem bestimmten Lastbereich gesteuert werden kann und mit dem kleinere Spannungsschwankungen ausgeglichen werden können.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des jeweiligen unabhängigen Anspruchs gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.
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Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der erfindungsgemäße Kleinspannkraftregler Anker, Seile, und andere Sicherungskonstruktionen dauerhaft auf Spannung hält und Spannungsschwankungen ausgleicht, wobei sich die tatsächlich auftretenden Lasten ohne komplizierte Messtechnik jederzeit ablesen lassen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen
- 1: ein Spannschloss des Standes der Technik,
- 2: einen erfindungsgemäßen Kleinspannkraftregler in zwei Ansichten ungespannt und gespannt,
- 3: einen Kleinspannkraftregler nach 2, bei dem die Verbindung 8 aus drei Einzelteilen besteht
- 4: einen Kleinspannkraftregler nach 2, bei dem die Verbindung 8 aus zwei Einzelteilen besteht,
- 5: eine dreiteilige Verbindung 8 gem. 3 in zwei Ansichten,
- 6: eine zweiteilige Verbindung 8 gem. 4 in zwei Ansichten,
- 7: einen Kleinspannkraftregler, bei dem die Verbindung 8 einteilig ist und
- 8: die Verbindung 8 der Ausführungsform des Kleinspannkraftreglers gemäß 7 in zwei Ansichten.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein Spannschloss des Standes der Technik zum Spannen von Seilen, Drähten, Verstrebungen und anderen Sicherungskonstruktionen dargestellt. In eine Spannschlossmutter 2 ist einseitig ein erstes Befestigungselement, beispielsweise eine erste Ösenschraube 1, und gegenseitig ein zweites Befestigungselement, beispielsweise eine zweite Ösenschraube 3, eingeschraubt. Durch Drehen der Spannschlossmutter 2 bewegen sich die beiden Ösenschrauben 1 und 3 entweder zueinander hin oder voneinander weg. Wird ein Seil mit einem solchen Spannschloss einmal gespannt und es ergeben sich Änderungen in der Länge der Aufhängung, beispielsweise durch Formänderungen der Bauteile aufgrund von Feuchte- und Temperaturdehnungen, kann dieses Spannschloss keine Längen- und Lastveränderungen ausgleichen. Das Spannschloss steht starr auf der ursprünglichen Einstellung, d. h. die Aufhängung kann zu locker oder zu fest sein.
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In 2 ist ein erfindungsgemäßer Kleinspannkraftregler dargestellt. Er wird in der oberen Ansicht im ungespannten Zustand und darunter im gespannten Zustand gezeigt. In einer, im Ausführungsbeispiel rechteckförmigen, spannschlossähnlichen Verbindung 8, die mittig eine geschlossene Aussparung enthält, befindet sich auf einer Stirnseite mittig ein Gewinde zur Aufnahme eines ersten Befestigungselementes, beispielsweise einer Ösenschraube 1, und gegenseitig ebenfalls mittig eine Bohrung zur Durchführung eines zweiten Befestigungselementes, beispielsweise einer Federaufnahme 5. Die Federaufnahme 5 ist in der Aussparung der Verbindung 8 angeordnet und ragt aus dieser heraus. An diesem äußeren Ende der Federaufnahme 5 befindet sich außerhalb der Verbindung 8 ein Gewinde, auf das eine Ringmutter 7 geschraubt ist. Am inneren Ende der Federaufnahme 5 befindet sich eine Durchmesservergrößerung. Auf der Federaufnahme 5 ist eine Feder 6 zwischen der Durchmesservergrößerung der Federaufnahme 5 und der inneren Stirnseite der Verbindung 8 angeordnet. Die Federaufnahme 5 kann ein Bolzen oder ein Dorn sein, der im Inneren der Verbindung 8 angeordnet ist und mit seinem Gewindeende aus ihrer Stirnseite ragt. Die Befestigungselemente müssen nicht zwingend Ösenschraube 1 oder Ringmutter 7 sein. Sie können auch offen, also hakenähnlich sein, um das Spannschloss in eine Öse, Seilschlinge oder in etwas Anderes einhängen zu können. Die Ösenschraube 1 und/oder die Ringmutter 7 können auch eine Platte mit Bohrungen sein, die beispielsweise direkt an einem Balken vom Dachstuhl angeschraubt wird.
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Durch Drehen der Verbindung 8 wird das Spannschloss verkürzt bzw. bis auf einen vorgegebenen Wert gespannt. Änderungen in der Länge der Aufhängung, verursacht z. B. durch Feuchte- und Temperaturdehnungen oder Windlasten, gleicht die Feder 6 immer aus und hält die Last annähernd konstant. Die Dimensionierung des Kleinspannkraftreglers oder nur die der Feder 6 erfolgt entsprechend der aufzunehmenden Last. Die Stellung des nach vorgegebener Last eingestellten Kleinspannkraftreglers wird im gespannten Zustand über eine erste Mutter 4 auf der Ösenschraube 1 gesichert, eine weitere erste Mutter 4 auf der Federaufnahme 5 sichert auf dieser die Ringmutter 7.
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3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kleinspannkraftreglers nach 2, bei dem die Verbindung 8 aus drei Einzelteilen, dargestellt in 5, besteht. Das Mittelstück der Verbindung 8, 5, ist ein Rohr 10, in dem auf der Seite der Ösenschraube 1 eine Aufnahme 9 und auf der Seite der Ringmutter 7 eine erste Führung 11 angeordnet ist. Die Aufnahme 9 und die erste Führung 11 sind kurze rohrförmige Stücke, welche einseitig bis in etwa auf ihre halbe Länge auf den Innendurchmesser des Rohres 10 abgesetzt sind. Sowohl die Aufnahme 9 als auch die erste Führung 11 werden mit ihrem kleineren Durchmesser bis zum Anschlag in das Rohr 10 gesteckt und beispielsweise durch Quetschen oder Kleben an den beiden Enden des Rohres 10 fest miteinander verbunden. Das Rohr 10 enthält in der Gehäusemantelfläche eine Öffnung, durch die sowohl ein Teil der Federaufnahme 5 als auch ein Teil der Feder 6 sichtbar sind, sowie eine am Rand der Öffnung angeordnete Skala mit Werten der einstellbaren Zugkraft. Die Federaufnahme 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel zweiteilig. Die Durchmesservergrößerung der Federaufnahme 5 ist hier beispielsweise aufgeschraubt und verklebt. Die Federaufnahme 5 enthält eine Markierung, beispielsweise auf der Durchmesservergrößerung, über deren Stellung die Zugkraft auf der Skala abgelesen werden kann. Die Zugkraft kann also durch Drehen der Verbindung 8 auf einen gewünschten Wert eingestellt werden. Auch im Ausführungsbeispiel nach 2 kann auf der spannschlossähnlichen Verbindung 8 am Rand der mittig angeordneten Aussparung oder Öffnung, durch die sowohl ein Teil der Federaufnahme 5 als auch ein Teil der Feder 6 sichtbar ist, eine Skala aufgetragen sein, an der die Zugkraft abgelesen werden kann.
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4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kleinspannkraftreglers nach 2, bei der die Verbindung 8 aus zwei Einzelteilen, dargestellt in 6, besteht. Das Hauptstück der Verbindung 8 ist hier ein sechseckiges Gehäuse 12, welches einseitig ein Gewinde zur Aufnahme der ersten Ösenschraube 1 und gegenseitig eine größere und tiefere Bohrung zum Einbringen der Federaufnahme 5 mit der Feder 6 und am äußeren Ende ein kurzes Gewinde zum Aufnehmen einer zweiten Führung 13 enthält. Die zweite Führung 13 wird beispielsweise in das Gehäuse 12 geschraubt. Die Verbindung 8 bzw. das Gehäuse 12 ist hier durchgehend außen sechseckig, kann aber auch wie in 3 größtenteils rund sein oder eine andere Form aufweisen. Die sechseckige Kontur dient dem Spannen des Kleinspannkraftreglers. Das sechseckige Gehäuse 12 enthält eine Öffnung, durch die sowohl ein Teil der Federaufnahme 5 als auch ein Teil der Feder 6 sichtbar ist.
Am Rand der Öffnung ist eine Skala aufgetragen, an der durch die Markierung auf der Federaufnahme 5 die Zugkraft abgelesen werden kann.
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7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kleinspannkraftreglers in zwei Ansichten, bei der die Verbindung 8 einteilig ist, beispielsweise ein gekantetes Blech ist, dargestellt in 8. Dabei ist das Blech derartig gekantet, dass alle vier Seiten in etwa rechtwinklig in eine Richtung gekantet sind, so dass eine Art „Wanne“ entsteht. Die untere Stirnseite und die beiden Längsseiten sind in etwa so weit gekantet wie die geschlossene Seite der Verbindung 8 breit ist, wobei sich die beiden Längsseiten zu einer zweiten Mutter 18 hin um etwa 1/3 verjüngen auf das Maß der oberen Stirnseite, die im Ausführungsbeispiel in etwa 1/3 kürzer als die untere Stirnseite ist, so dass die zweite Mutter 18 zum Teil aus der offenen Seite der Verbindung 8 herausragt und somit zum Spannen besser greifbar ist. Durch eine Bohrung auf der kurzen oberen Stirnseite der Verbindung 8 ragt mit ihrem Gewindeteil eine erste Ösenschraube 1, auf der innerhalb der Verbindung 8 die zweite Mutter 18 und außerhalb eine weitere erste Mutter 4 angebracht ist, hinein. Die zweite Mutter 18, im Ausführungsbeispiel eine Rändelmutter, dient zum Spannen und die erste Mutter 4 zum Kontern der ersten Ösenschraube 1. Durch eine Bohrung auf der gegenüberliegenden Stirnseite der Verbindung 8 ragt eine Stange 19, im Ausführungsbeispiel ein Stehbolzen, auf der sich außerhalb eine Ringmutter 7 befindet, die mit einer der ersten Muttern 4 gesichert ist, heraus. Das andere Ende der Stange 19 ist stirnseitig in die Seite mit ihrem kleineren Durchmesser der Federaufnahme 5 geschraubt und beispielsweise mit Kleber gesichert. Eine Feder 6 ist um den kleineren Durchmesser der Federaufnahme 5 angeordnet und stützt sich auf dessen Durchmesservergrößerung und gegenüberliegend der inneren Seite der Verbindung 8 ab.
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Entgegengesetzt der offenen Seite der Verbindung 8 ist außerhalb ein Zeiger 15 angeordnet, der entgegen der Spitze eine Bohrung und seitlich daneben in seiner Verbreiterung ein erstes Langloch enthält. Durch die Bohrung des Zeigers 15, ein zweites Langloch in einem Skalenblatt 14 und ein drittes Langloch in der Verbindung 8 geht eine Schraube 17 bis in die Mantelfläche der Durchmesservergrößerung der Federaufnahme 5. Die Schraube 17 dient dem Zeiger 15 als Drehpunkt, der aber beim Spannen nach außen wandert, sich also je nach Federspannung bzw. Federbewegung verändert. Durch das erste Langloch im Zeiger 15 geht eine dritte Führung 16, die an der Verbindung 8 angeschraubt ist. Das erste Langloch im Zeiger 15 wird benötigt, da sich beim Spannen der Feder 6 der Abstand der Schraube 17 zur dritten Führung 16 vergrößert, das Langloch über die dritte Führung 16 gleitet und so die Zeigerbewegung bzw. den Zeigerausschlag bewirkt.
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Zwischen dem Zeiger 15 und der Verbindung 8 befindet sich das Skalenblatt 14. Um bei Zugkraft 0 den Zeiger 15 auch auf den Skalenstrich 0 auf dem Skalenblatt 14 zu bekommen, sind die Befestigungsöffnungen im Skalenblatt 14 als Langlöcher ausgeführt. Dadurch wird eine Einstellbarkeit des Skalenblatts 14, insbesondere relativ zur Zeigerspitze, ermöglicht, um dadurch den Kleinspannkraftregler, insbesondere im ungespannten Zustand, auf Null setzen zu können, d. h. das Skalenblatt 14 so einstellen zu können, dass der Zeiger 15, wie beschrieben, bei einer Zugkraft von Null auf den Skalenstrich Null des Skalenblatts 14 zeigt. Ist das Skalenblatt 14 derart eingestellt, wird es an der Verbindung 8 befestigt, insbesondere festgeschraubt.
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Um das Ablesen der Zugkraft gegenüber den in den anderen Figuren dargestellten Ausführungsformen deutlich zu vereinfachen, ist eine Art „Hebelübersetzung“ angewendet, d. h. bei 1 mm Federweg macht die Zeigerspitze im Schnitt ca. 5 mm Weg. D. h. der Zeiger 15 ist derart ausgebildet und angeordnet, dass ein Bewegungsweg der Zeigerspitze ein Mehrfaches eines Federwegs der Feder 6 beträgt, beispielsweise ein Fünffaches, wie anhand des Wegs der Zeigerspitze von 5 mm bei einem Federweg von 1 mm verdeutlicht. Dies wird insbesondere durch eine Länge eines langen Zeigerarms des Zeigers 15 im Verhältnis zur Länge eines dazu abgewinkelten kurzen Arms des Zeigers 15 und/oder des darin ausgebildeten ersten Langlochs erreicht. Je größer dieses Verhältnis ist, d. h. je größer der Längenunterschied der Länge des langen Zeigerarms zur Länge des kurzen Arms und/oder des ersten Langlochs ist, desto größer ist das Verhältnis des Bewegungswegs der Zeigerspitze zum Federweg der Feder 6. Die Länge des langen Zeigerarms beträgt vorteilhafterweise ein Mehrfaches der Länge des kurzen Arms und/oder des ersten Langlochs, beispielsweise ein Dreifaches, Vierfaches, Fünffaches, Sechsfache, Achtfaches, Neunfaches oder Zehnfaches.
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8 zeigt die einteilige Verbindung 8 in zwei Ansichten. Die linke Ansicht zeigt den Blick in die offene Seite der Verbindung 8, mit dem dritten Langloch, durch das die Schraube 17 geht, beschrieben in 7, den beiden unteren Gewinden, die zur Befestigung des Skalenblatts 14 dienen und dem oberen neben dem dritten Langloch befindlichen Gewinde zur Aufnahme der dritten Führung 16. Die rechte Ansicht zeigt die Verbindung 8 im Schnitt, in der die Verjüngung der Längsseite zur oberen kürzeren Stirnseite sichtbar ist, sich also die Seitenhöhen der beiden Längsseiten im oberen Drittel auf die Kantenlänge der oberen Stirnseite verjüngen. Die Stirnseiten könnten auch gleich lang sein, dann würde der „Komfort“ zum guten Greifen der Rändelmutter wegfallen, oder sie wird durch eine normale Sechskant Mutter (erste Mutter 4) ersetzt. Oder alle Seiten sind so kurz wie die obere Stirnseite, dann ragt bei gleicher Federabmessung aber die Feder 6 heraus.
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Es folgt eine Auflistung möglicher Ausführungsformen des Kleinspannkraftreglers, wobei auch eine Kombination von zwei oder mehr Ausführungsformen möglich ist:
- In einer möglichen Ausführungsform enthält der Kleinspannkraftregler zwei Befestigungselemente, wobei das erste Befestigungselement eine Ösenschraube 1 ist, wobei das zweite Befestigungselement eine Ringmutter 7 ist, die auf einer aus einer spannschlossähnlichen Verbindung 8 ragenden Federaufnahme 5 angeordnet ist, wobei auf der Federaufnahme 5 im Inneren der Verbindung 8 eine Feder 6 angeordnet ist.
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In einer möglichen Ausführungsform ist die spannschlossähnliche Verbindung 8 mehrteilig.
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In einer möglichen Ausführungsform besteht die spannschlossähnliche Verbindung 8 aus einer Einheit von drei Teilen, wobei das Mittelstück der Verbindung 8 ein Rohr 10 ist, in dem auf der Seite der Ösenschraube 1 eine Aufnahme 9 und auf der Seite der Ringmutter 7 eine erste Führung 11 angeordnet sind.
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In einer möglichen Ausführungsform besteht die spannschlossähnliche Verbindung 8 aus einer Einheit von zwei Teilen, wobei Hauptstück der Verbindung 8 ein sechseckiges Gehäuse 12 ist, welches auf der einen Seite ein Gewinde zur Aufnahme der ersten Ösenschraube 1 und gegenseitig eine größere und tiefere Bohrung zum Einbringen der Federaufnahme 5 mit der Feder 6 enthält, wobei am äußeren Ende des Gehäuses 12 ein kurzes Gewinde zum Aufnehmen einer zweiten Führung 13 angeordnet ist.
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In einer möglichen Ausführungsform ist die Federaufnahme 5 ein Bolzen, der im Inneren der Verbindung 8 angeordnet ist und mit seinem Gewindeende aus ihrer Stirnseite ragt.
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In einer möglichen Ausführungsform ist die Federaufnahme 5 ein Dorn, der im Inneren der Verbindung 8 angeordnet ist und mit seinem Gewindeende aus ihrer Stirnseite ragt.
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In einer möglichen Ausführungsform ist zur Sicherung der Stellung des auf eine vorgegebene Last eingestellten Kleinspannkraftreglers auf der Ösenschraube 1 eine Mutter 4 angeordnet und zur Sicherung der Ringmutter 7 ist auf der Federaufnahme 5 eine weitere Mutter 4 angeordnet.
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In einer möglichen Ausführungsform enthält die spannschlossähnliche Verbindung 8 im Spannbereich der Feder 6 eine Aussparung, durch die sowohl ein Teil der Federaufnahme 5 als auch ein Teil der Feder 6 sichtbar sind, wobei die Federaufnahme 5 eine Markierung enthält und wobei am Rand der Öffnung auf dem Rohr 10 eine Skala angeordnet ist, an der durch die Markierung auf der Federaufnahme 5 die Zugkraft ablesbar ist.
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In einer möglichen Ausführungsform enthält das Rohr 10 der spannschlossähnlichen Verbindung 8 in der Gehäusemantelfläche im Spannbereich der Feder 6 eine Öffnung, durch die sowohl ein Teil der Federaufnahme 5 als auch ein Teil der Feder 6 sichtbar sind, wobei die Federaufnahme 5 eine Markierung enthält und wobei am Rand der Öffnung auf dem Rohr 10 eine Skala angeordnet ist, an der durch die Markierung auf der Federaufnahme 5 die Zugkraft ablesbar ist.
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In einer möglichen Ausführungsform enthält das Gehäuse 12 der spannschlossähnlichen Verbindung 8 im Spannbereich der Feder 6 eine Öffnung, durch die sowohl ein Teil der Federaufnahme 5 als auch ein Teil der Feder 6 sichtbar sind, wobei die Federaufnahme 5 eine Markierung enthält und wobei am Rand der Öffnung auf dem Rohr 10 eine Skala angeordnet ist, an der durch die Markierung auf der Federaufnahme 5 die Zugkraft ablesbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erste Ösenschraube
- 2
- Spannschlossmutter
- 3
- zweite Ösenschraube
- 4
- erste Mutter
- 5
- Federaufnahme
- 6
- Feder
- 7
- Ringmutter
- 8
- Verbindung
- 9
- Aufnahme
- 10
- Rohr
- 11
- erste Führung
- 12
- Gehäuse
- 13
- zweite Führung
- 14
- Skalenblatt
- 15
- Zeiger
- 16
- dritte Führung
- 17
- Schraube
- 18
- zweite Mutter
- 19
- Stange
