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Die Erfindung betrifft eine Radialturbomaschinenanordnung mit einem einen Mediumeintritt und einen Mediumaustritt aufweisenden Spiralgehäuse, in dem wenigstens ein antreibbares, drehbares, mehrere Schaufeln aufweisendes Laufrad mit einer ersten Drehachse gelagert ist, ferner mit einer Antriebsanordnung für das wenigstens eine Laufrad, die zumindest einen Antriebsmotor und eine Antriebswelle mit einer zweiten Drehachse aufweist, und wenigstens einem, die Antriebsanordnung abstützenden Bock.
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Radialturbomaschinen finden als Radialventilatoren, Radialgebläse, Radialverdichter oder Radialpumpen Verwendung. Die Erfindung wird hierfür einen Radialventilator beschrieben. Charakteristisch für einen Radialventilator ist ein in einem Spiralgehäuse drehbar gelagertes, angetriebenes Laufrad, das mit einer Mehrzahl von gleichmäßig über den Umfang verteilten Schaufeln bestückt ist, sowie ein mit einem axialen, parallel zur Drehachse des Laufrades verlaufenden Lufteintritt als Mediumeintritt und einem am Umfang des Spiralgehäuses angebrachten radialen bzw. tangentialen Luftaustritt als Mediumaustritt am Spiralgehäuse. Die Schaufeln sind üblicherweise entgegen der Drehrichtung schräg ausgerichtet und in ihrer Fläche planeben oder in Drehrichtung vorwärts oder rückwärts konvex gekrümmt, wobei durch den Abstand zwischen zwei Schaufeln ein Kanal gebildet ist, der beidseitig offen ist. Der Radialventilator kann auch mehrstufig ausgeführt sein.
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Insbesondere ist die erfinderische Anordnung für industriell eingesetzte Radialventilatoren nutzbar mit einem Laufraddurchmesser über 400 mm. In der Regel ist bei derartigen Radialventilatoranordnungen auf einer Seite des Radialventilators ein aus Blechen oder Profilen gebildeter Bock vorhanden, dessen Höhe individuell der verwendeten Spiralgehäusegröße angepasst wird. Der dazu notwendige Aufwand ist in der Konstruktion und der Fertigung sehr hoch. Im Grunde muss jede Radialventilatoranordnung neu konstruiert werden und das Spiralgehäuse, die Antriebsanordnung und der dazu passende Bock aufeinander abgestimmt werden.
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In der
DE 35 36 092 A1 ist ein Magnetkupplungs-Zentrifugalpumpe beschrieben, die auf einer nicht näher definierten Bettung gelagert ist.
Die
US 4 157 613 A zeigt eine Vorrichtung zur Beschickung eines Rotors in einen Stator. Dazu wird eine höheneinstellbare Plattform verwendet. Die hohlen Strukturen der Unterstützung können mit Beton gefüllt sein.
Im US-Patent
US 6 279 309 B1 , die eine modulare Kraftwerksvorrichtung und ein Verfahren zum Zusammenbau einer Anlage beschreibt, ist eine lineare Rollenführung montiert, die auf einem Fundament gelagert ist.
Die
AT 238 363 B bezieht sich auf ein Radialgebläse mit Stützorganen, die den kreisrunden Flansch am Spiralgehäuse in einstellbarem Abstand vom Fundamentrahmen halten, so dass die Lage der Ausblaseöffnung sowohl winkeleinstellbar als auch unabhängig davon höheneinstellbar ist.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, zur Vereinfachung des Konstruktions- und Fertigungsaufwandes bei einer Radialturbomaschinenanordnung einen Beitrag zu leisten. Ferner kann eine Aufgabe darin gesehen werden, eine Radialturbomaschinenanordnung mit einem hohen Grad an modularer Bauweise zu schaffen, wobei immer wieder genutzte Teile auf Vorrat gehalten werden können.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst und insbesondere dadurch, dass der Bock als modulares Bauteil aus einem gießbaren und aushärtbaren Baustoff besteht und das Spiralgehäuse eine Höheneinstelleinrichtung aufweist.
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Durch eine Höheneinstelleinrichtung kann die passende Aufstellung des Spiralgehäuses in Relation zu der Antriebsanordnung schnell realisiert werden. In diesem Fall kann der die Antriebsanordnung stützende Bock als modulares Bauteil in einer Form gegossen sein und eine vordefinierte Höhe aufweisen. Eine vorgesehene Höheneinstelleinrichtung kann im einfachsten Fall ein Distanzstück sein. Vorteilhafterweise ist die Höhe aber auch nachpositionierbar, so dass man beispielsweise auf eine Stütze mit einer Spindel oder eine Teleskop-Anordnung zurückgreifen sollte. In besonders komplizierten Radialturbomaschinenanordnungen kann die Höheneinstellung des Spiralgehäuses mit einer Höheneinstelleinrichtung auch motorisch unterstützt sein.
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Es ist von Vorteil, wenn der Bock aus Beton gegossen ist.
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Ein solcher Bock ist schnell herstellbar, stabil und hat deutlich geringere Kosten als eine Konstruktion aus Blechen und Profilen, die aufwändig verschweißt oder verschraubt werden müssen.
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Bevorzugt ist der Bock in unterschiedlichen Baugrößen herstellbar und ggf. bevorratet, die jeweils für mehrere verschiedene Antriebsanordnungen und Spiralgehäusegrößen nutzbar sind.
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Das heißt, die Gussform für den gegossenen Bock ist derart beschaffen, dass der fertiggestellte Bock für unterschiedliche Spiralgehäusegrößen nutzbar ist. Spiralgehäuse werden in der Regel in verschiedenen genormten Baugrößen hergestellt und der gegossene Bock ist so ausgelegt, dass er für eine Mehrzahl dieser Baugrößen einsetzbar ist. Es ist also mit Vorteil vorgesehen, dass jede Bock-Baugröße für unterschiedliche normierte Spiralgehäusegrößen einsetzbar ist. Auch für verschiedene Antriebsanordnungen kann der gegossene Bock angepasst sein.
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Hier ist es besonders vorteilhaft, wenn der Bock wenigstens eine Aussparung für unterschiedliche Antriebsanordnungen aufweist.
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Unter die unterschiedlichen Antriebsanordnungen zählen beispielhaft und insbesondere eine Direktantrieb mittels eines Motors mit einer Antriebswelle, die direkt mit dem Laufrad gekoppelt wird. Oder es ist eine zwischengeschaltete Antriebswelle vorgesehen. Ebenso sollen Antriebsanordnungen berücksichtigt sein, die ein Getriebe umfassen. Hier sind beispielsweise Riemen- oder Kettenantriebe üblich. Die wenigstens eine vorgesehene Aussparung ist so gestaltet, dass alle Antriebsanordnungen von mindestens einem modularen Bock abstützbar sind.
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Es gibt weitere Vorteile, die mit einem gegossenen Bock in Verbindung stehen. So ist es möglich,
- a) dass beim Guss Befestigungselemente für Motoren, Getriebe, Wellenlagerungen oder eines Rückwanddeckels des Spiralgehäuses eingebracht werden,
- b) dass nicht ausgegossene Kabelkanäle vorhanden sind, was eine versteckte Kabelführung zu Schaltern, Anschlüssen, Leuchtelementen (z. B. auch beleuchteten Firmenschildern) oder Ähnlichem ermöglicht und das ästhetische Erscheinungsbildet verbessert,
- c) dass in dem Bock direkt beim Guss Aussparungen für die Kufen eines Staplers vorgesehen werden.
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Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Höheneinstelleinrichtung mit wenigstens einem Deckel des Spiralgehäuses verbunden ist.
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Bei dem Spiralgehäuse sind ein Rückwanddeckel auf der Seite der Antriebsanordnung und ein Saugwanddeckel auf der Saugseite mit dem Mediumeintritt vorgesehen. Diese Deckel sind also an den Seitenwänden des Spiralgehäuses angebracht und bilden dadurch einen Teil des Spiralgehäuses. Wenn die Höheneinstelleinrichtung mit wenigstens einem Deckel des Spiralgehäuses verbunden ist, können Verbindungselemente gelöst werden und die Seitenwände des Spiralgehäuses können mitsamt dem Mediumaustritt gegenüber dem Deckel verdreht werden. Dadurch kann auf einfache Weise auch die Lage des Mediumaustritts den örtlichen Gegebenheiten angepasst werden.
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Es ist von besonderem Vorteil, wenn die Höheneinstelleinrichtung geeignet ist, eine Einstellung zu möglichen, bei der die Drehachse der Antriebswelle und die Drehachse des Laufrades fluchten.
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Damit entfällt ein großer Aufwand bei der geometrischen Zuordnung von Spiralgehäuse, Antriebsanordnung und Bock. Das vermindert die Konstruktions-, Fertigungs- und Montagestunden für die erfindungsgemäße Radialturbomaschinenanordnung in erheblichen Maß.
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Im Folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen
- 1 eine beispielhafte erfinderische Radialturbomaschinenanordnung als Radialventilatoranordnung in einer Seitenansicht,
- 2 drei Radialventiltoranordnungen mit unterschiedlichen Antriebsanordnungen jeweils mit zwei verschiedenen Spiralgehäusestellungen,
- 3 eine Radialventilatoranordnung mit einem Spiralgehäuse in drei möglichen Stellungen,
- 4 einen doppelwandigen Rückwanddeckel mit Befestigungselementen,
- 5 eine Detaildarstellung eines Abstandhalters zwischen Innen- und Außenblech,
- 6 ein doppelwandiges Spiralgehäuse,
- 7 ein Seitenteil des Spiralgehäuses mit den Positionen der Abstandhalter,
- 8 einen Saugwanddeckel mit Höheneinstelleinrichtung,
- 9 einen gegossenen Bock aus Beton,
- 10 einen Schnitt durch den Bock zur Darstellung von Kabelkanälen.
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In 1 erkennt man ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Radialturbomaschinenanordnung in Gestalt einer Radialventilatoranordnung 1, auf die sich auch alle anderen Figuren beziehen.
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Wie häufig üblich besitzt die Radialventilatoranordnung 1 ein Spiralgehäuse 2, bei dem man in 1 allerdings lediglich auf die Umfangswand 19 blickt. In dem Spiralgehäuse ist ein Laufrad 5 mit Schaufeln gelagert, die durch den Ausschnitt in dem Deckel der Revisionsöffnung angedeutet ist. Ferner umfasst das Spiralgehäuse 2 einen Lufteintritt 3 und einen Luftaustritt 4, sowie einen Rückwanddeckel 13 und einen Saugwanddeckel 14.
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Die Drehachse 12 des Laufrads fluchtet mit der Drehachse 11 der Antriebswelle 8. Zur Realisierung dieser Anordnung ist das Spiralgehäuse 2 unter anderem mit einer Höheneinstellvorrichtung 15 verbunden. Diese ist aus später beschriebenen Gründen vorzugsweise an dem Rückwanddeckel 13 und/oder dem Saugwanddeckel 14 angebracht.
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Innerhalb der Antriebsanordnung 6 ist die Antriebswelle 8 mit einem Getriebe 9 (in diesem Beispiel ein Riementrieb) und einem Motor 7 gekoppelt. Das Lager 32 der Antriebswelle 8 als auch der weitere Umfang der Antriebsanordnung 6 ist von einem Bock 10 auf einem Grundrahmen 30 getragen.
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Der Bock 10 ist als modulares Bauteil aus einem gießbaren und aushärtbaren Baustoff gebildet. Besonders gut eignet sich Beton oder verstärkter Beton, weil dieser besonders preiswert ist und einen stabilen Bock garantiert. Für die vielen unterschiedlichen Baugrößen von Radialventilatoranordnungen für die Industrie zwischen 400 mm und 1500 mm Laufraddurchmesser benötigt ein produzierendes Unternehmen nur wenige unterschiedliche Gussformen, denn in Kombination mit der Höheneinstellvorrichtung 15 lassen sich alle Kundenwünsche realisieren. In dem Entwicklungsprojekt reichten 3 oder 4 Baugrößen des Bockes 10 aus, um das ganze industrielle Spektrum abzudecken. Eingegossene oder am Bock angebrachte Befestigungselemente 33 erlauben die Verbindung mit anderen Bauteilen, beispielsweise auch mit dem Spiralgehäuse bzw. dessen Rückwanddeckel. Hinzu kommt, dass an dem Bock geschickt Aussparungen angebracht sind, die viele verschiedene Antriebsanordnungen realisierbar machen.
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Einige Beispiele zeigt 2, die in sechs Teilzeichnungen unterteilt ist. Teilzeichnungen mit dem Buchstaben a besitzen als Antriebsanordnung 6 einen Motor mit angekuppelter Antriebswelle 8, Teilzeichnungen mit dem Buchstaben b weisen zusätzlich das zwischengeschaltete Riemengetriebe (wie in 1) auf und Teilzeichnungen mit dem Buchstaben c zeigen einen Direktantrieb. Der zweite Index, also 1 oder 2, unterscheidet Spiralgehäuse 2, die um eine senkrechte Achse um 180° gedreht sind, dass man die Luftaustrittseite also von einer linken auf eine rechte Seite verlegen kann und damit drehrichtungsunabhängig macht. Somit sind bereits viele Varianten von Radialventilatoranordnungen realisierbar. Lediglich für die Variante a ist ein zweiter Bock 10a im Einsatz, der den Motor trägt. Dieser Bock 10a kann ebenfalls als modulares Bauteil in wenigen genormten Größen bevorratet werden, wenn ein Kunde eine diesbezügliche Antriebsanordnung wünscht. Der in allen Variationen genutzte Bock 10 ist bei einem Durchmesser des Spiralgehäuses 2 stets gleich.
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Die Drehbarkeit des Spiralgehäuses 2 wird dadurch möglich, dass man an beiden Seitenwänden 18 einen Deckel anbringen kann, also einen Rückwanddeckel 13 oder einen Saugwanddeckel 14, der gleichbeabstandete Verbindungselemente zum Spiralgehäuse 2, bzw. dessen Seitenwänden 18 aufweist. Dies wird besonders in 3 verdeutlicht.
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Im Vordergrund erkennt man den Bock 10 aus Beton, in den bei Guss für den Transport der Radialventilatoranordnung 1 eine Aussparung 17 für eine Kufe eines Gabelstaplers ausgespart wurde. Der Bock trägt in diesem Fall einen Direktantrieb als Antriebsanordnung 6. Die nicht sichtbare Antriebswelle 8 des Motors 7 treibt das im Spiralgehäuse 2 verborgene Laufrad 5 an, indem sie durch den Rückwanddeckel 13 geführt ist. Dieser Rückwanddeckel 13 besitzt auf einem kreisförmigen Umfang mehrere Verbindungselemente 20 mit gleichem Abstand zueinander, die den Rückwanddeckel 13 mit einer Seitenwand 18 verbinden. In diesem beispielhaften Fall seien die Verbindungselemente Schraubenverbindungen. Durch diese festgelegte Anordnung der Verbindungselemente kann das Spiralgehäuse 2 nicht nur um 180° um eine Senkrechte gedreht werden, weil der nichts sichtbare Saugwanddeckel auf der zweiten Seitenwand die gleiche Rasterung hat, sondern vielmehr können die Seitenwände in diskreten Schritten entsprechend der Verbindungselementeteilung zwischen den Deckeln 13 und 14 nach dem Lösen der Schrauben gedreht werden und anschließend neu festgelegt werden. Das hat zur Folge, dass für den Luftaustritt eine bestimmte Richtung festgelegt werden kann, die sich an die Gegebenheiten am Aufstellungsort anpassen kann, ohne dass die Konstruktion der Radialventilatoranordnung verändert werden muss. In übereinander gezeichneter Weise sind beispielhaft drei unterschiedliche Raumpunkte für den einstellbaren Lauftaustritt 4, 4', 4" dargestellt.
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Es ist vorteilhaft, wenn für solche eine variabel einstellbare Radialventilatoranordnung zumindest die die Seitenwände 18 und/oder die Deckel 13, 14 besonders leicht, aber auch besonders steif ausgelegt sind. Dazu wählt man eine Doppelwand 22, bei der ein Innenblech 23 und ein Außenblech 24 mittels Abstandshaltern 25 voneinander beabstandet sind. Ist der Raum zwischen dem Innenblech 23 und dem Außenblech 24 zusätzlich mit Dämmstoffen gefüllt, leistet die Radialventilatoranordnung einen sehr großen Beitrag zur Schallreduzierung. Als Dämmstoff eignen sich unter anderen geschäumte Kunststoffe, geschäumte Elastomere auf Kautschuk-Basis und Mineralwolle. Derartige Ausführungsformen mit Doppelwandung 22 werden in den 4, 5, 6 und 7 näher erläutert.
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4 zeigt einen Rückwanddeckel 13, der mit Befestigungselementen 33 an dem Bock 10 drehfest eingehängt werden kann. Das hat den Vorteil, dass der Rückwanddeckel 13 nach dem Lösen der Verbindungselemente 20 immer noch befestigt ist und die Seitenwände 18 des Spriralgehäuses 2 besonders einfach gedreht werden können. 24 Verbindungselemente erlauben entsprechend Drehwinkelveränderungen des Spiralgehäuses in 15°-Schritten.
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6 zeigt alternativ oder zusätzlich ein Spiralgehäuse 2 in doppelwandiger Ausführung. Die Seitenwand 18 besitzt ein Innenblech 23 und Außenblech 24, die über Abstandshalter 25 beabstandet sind. Die beispielhafte Verteilung von rohrförmigen Abstandshaltern 25 erkennt man in 7.
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Eine spezielle, sehr vorteilhafte Möglichkeit zur Bildung der Doppelwand 22 zeigt 5 im Detail. Jeder rohrförmige Abstandshalter 25 wird an ein Innenblech 23 beispielsweise mit Schweißnähten oder Schweißpunkten 29 gefügt. Am anderen Ende des rohrförmigen Abstandhalters 25 besitzt dieser einen Kragen (oder einen Deckel) 27, der eine der Innenseite des Außenblechs 24 zugewandte Fläche 28 aufweist. Diese Fläche 28 wird durch Öffnungen 34 im Außenblech 24 über ein Fügeverfahren mit diesem verbunden. Bis auf diese kleinen, in der Regel Schweißpunkte, die auch eingeebnet werden können, hat man auf der Außenseite des Spiralgehäuses eine vollkommen glatte Oberfläche, die besonders sauber lackiert oder beschichtet werden kann. Der Raum zwischen Innenblech 23 und Außenblech 24 kann beispielsweise mit Mineralwolle 37 zur Schalldämmung gefüllt sein.
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8 zeigt den dem Rückwanddeckel 13 auf der anderen Seite des Spiralgehäuses 2 gegenüberliegenden Saugwanddeckel 14, der ebenfalls doppelwandig sein kann. Er hat die gleiche Aufteilung an Verbindungselementen 20. Ebenfalls 24 Verbindungselemente auf dem gleichen Kreisdurchmesser 21 wie beim Rückwanddeckel. Der Saugwanddeckel 14 ist zusätzlich mit der Höheneinstelleinrichtung 15 verbunden. Damit kann vereinfacht die Drehachse 11 der Antriebswelle und die Drehachse 12 des Laufrades auf die gleiche Höhe gebracht werden.
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Mit 9 und 10 werden zusätzliche Vorteile des Bocks 10 der erfindungsgemäßen Radialventilatoranordnung 1 näher erläutert. So ist es möglich, dass beim Guss Befestigungselemente für Motoren, Getriebe, Wellenlagerungen oder eines Rückwanddeckels des Spiralgehäuses eingebracht werden. Oder es wird vorgesehen, dass nicht ausgegossene Kabelkanäle 36 vorhanden sind, was eine versteckte Kabelführung zu Schaltern, Anschlüssen, Leuchtelementen 35 oder Ähnlichem ermöglicht und das ästhetische Erscheinungsbild verbessert. Als auffälliges Feature kann beispielsweise auch ein durch den Blindstrom der Radialventilatoranordnung beleuchtetes Firmenschild den Funktionszustand anzeigt. Ferner ist es vorteilhaft, wenn in dem Bock direkt beim Guss Aussparungen für die Kufen eines Staplers vorgesehen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Radialventilatoranordnung
- 2
- Spiralgehäuse
- 3
- Lufteintritt, Mediumeintritt
- 4, 4', 4"
- Luftaustritt, Mediumaustritt
- 5
- Laufrad
- 6
- Antriebsanordnung
- 7
- Motor
- 8
- Antriebswelle
- 9
- Getriebe
- 10, 10a
- Bock
- 11
- Drehachse Antriebswelle
- 12
- Drehachse Laufrad
- 13
- Rückwanddeckel
- 14
- Saugwanddeckel
- 15
- Höheneinstelleinrichtung
- 16
- Aussparung für unterschiedliche Antriebsanordnungen
- 17
- Aussparung für Gabelstaplerkufe
- 18
- Seitenwand Spiralgehäuse
- 19
- Umfangswand Spiralgehäuse
- 20
- Verbindungselement
- 21
- Kreis
- 22
- Doppelwand
- 23
- Innenblech
- 24
- Außenblech
- 25
- Abstandshalter
- 26
- Rohr
- 27
- Kragen, Deckel
- 28
- Fläche
- 29
- Schweißnaht oder Schweißpunkt
- 30
- Grundrahmen
- 31
- Revisionsöffnung
- 32
- Lager Antriebswelle
- 33
- Befestigungselement
- 34
- Öffnung Außenblech
- 35
- Schaltelemente, Elektronik
- 36
- Kabelkanal
- 37
- Mineralwolle
