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Die
Erfindung betrifft eine Fassade eines Gebäudes aus übereinander und nebeneinander
angeordneten Paneelelementen mit einer witterungsgeschützten Vorrichtung
zum kontrollierten Verdrehen dieser Paneelelemente.
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Ein
besonderer Aspekt des Hochhausbaus etwa bis Mitte der achtziger
Jahre ist die zunehmende Vorliebe für großflächige Glasfassaden und ihr
hoher Energieverbrauch. Ein typisches, etwa zwölfstockiges, Bürohochhaus
aus dieser Zeit weist eine verglaste Fassade mit herkömmlicher
Isolierverglasung und Fensterbrüstungen
aus wärmegedämmten Glaspaneel-Elementen
auf. Als Tragwerk dient eine Aluminium-Pfosten-Riegelkonstruktion
mit außenliegenden
Tragprofilen. Der Anteil der Verglasung an der Fassadenfläche beträgt etwa
50 Prozent. Der Anteil der Wärmeverluste
aufgrund der Transmission der Bestandsverglasung am Gesamtwärmebedarf
dieses Gebäudes
beträgt
rund 43 Prozent. Für
ein solches Gebäude
ergibt sich etwa eine Energieverbrauch von 175 kWh/qm pro Jahr.
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Bei
Sanierungen von Bürogebäuden dürfen nach
VDI-Richtlinien und Empfehlungen der Schweizer Norm SIA 380/1 ein
Jahresheizwärme-Energiebedarf
von 105 kWh/qm und ein Stromverbrauch von jährlich 63 kWh/qm nicht überschritten
werden. Dies ist in vielen Fällen
im Wesentlichen allein durch den Austausch der herkömmlichen
Verglasung durch moderne Warmgläser
mit einer hauchdünnen
und unsichtbaren Silberbeschichtung in Verbindung mit einer Edelgasfüllung zu
erreichen.
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Weiterentwicklungen
bei der Sanierung von Hochhäusern,
wie sie zum Beispiel durch die
WO 98/26224 A1 bekannt sind, weisen ein doppeltes Fassadensystem,
bestehend aus einer Innenfassade und einer Außenfassade auf. Die einfachste
Form eines solchen doppelten Fassadensystems besteht aus der, wie
auch immer gearteten, eigentlichen Fassade und aus einer äußeren, der
eigentlichen Fassade vorgesetzten, Prallscheibe, die hohe Windlasten von
der dahinterliegenden Fassade fernhält.
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Zur
Verbesserung des optischen Eindrucks und der Luftzirkulation zwischen
den Fassadenteilen wird in der
WO 98/26224 A1 vorgeschlagen, dass die Außenfassade
durch freitragende, ohne äußeren Rahmen
gehaltene Glaselemente gebildet wird, die um eine vertikale Achse
drehbar sind. Weiter ist hierbei vorgesehen, dass mehrere Glaselemente
mittels einer gemeinsamen Antriebseinrichtung über einen Betätigungshebel
und einen horizontalen Seilzug gedreht werden können.
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Abgesehen
davon, dass der erzielte optische Effekt sicher nicht überall Zustimmung
finden wird, erscheinen die mechanischen Kräfte bei der gewählten vertikalen
Drehachse infolge der starken, meist horizontalen, Luftströmungen technisch
schwer beherrschbar. Zudem sind gerade im Sommer wegen der aufsteigenden
Luftströmungen
im Bereich von Fassaden hinsichtlich einer verstärkten Luftzirkulation nur bescheidene
Beiträge
zu erwarten.
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Eine
aus der
DE 199 12
900 C1 bekannte andere Verkleidung für eine Wand- oder Deckfläche eignet
sich auf Grund ihrer Konstruktionsmerkmale ebenfalls für die Verkleidung
größerer Fassadenflächen mit
schweren Platten oder Paneelen. Bei dieser Fassadengestaltung sind
die Paneelelemente jedoch horizontal gelagert. Diese Verkleidung
umfasst in ihrem Grundkonzept eine Halteeinrichtung für die Verkleidungsplatten
bei der die Halteeinrichtung eine vertikale Tragschiene, eine an
der Tragschiene in einer Gleitführung
längsverschieblich
geführte
Schubschiene und Träger
und Stützen
aufweist, die über Drehgelenke
die Verkleidungsplatten mit der Tragschiene und der Schubschiene
drehbar verbinden.
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Durch
die horizontale Lagerung der Paneelelemente ist eine bessere Luftzirkulation
zwischen den Fassadenfläche
und, vor allem bei photovoltaischen Aufgaben der Paneelelemente,
eine dezidiertere Anpassung dieser Elemente an den jeweiligen Sonnenstand
zu erreichen.
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Der
aus der
DE 199 12
900 C1 bekannten Verkleidung liegt die Aufgabe zugrunde,
die bei den bekannten vergleichbaren Verkleidungen auftretende Verschmutzung
und Korrosion der Lagerteile und Drehgelenke besser zu schützen.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe wird im Wesentlichen dadurch erreicht, dass die Tragschiene
einen, auf der den Verkleidungsplatten zugekehrten Seite, offenen
Kanal aufweist, der in der Schließstellung der Verkleidungsplatten
durch diese abgedeckt ist und außerdem dadurch, dass die Schubschiene
und die Träger
der Platten sowie die Stützen
in dieser Schließstellung
im offenen Kanal angeordnet sind.
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Diese
Aufgabe wird zwar in Schließstellung der
Verkleidungsplatten insofern gelöst,
als der offene Kanal der Tragschiene gegen grobe Witterungseinflüsse durch
die Abdeckung über
die Verkleidungsplatten geschützt
ist, jedoch trifft dies schon bei einer leichten Drehung der Verkleidungsplatten
ersichtlich nicht mehr. Denn in diesem Fall wird über den
entstehenden Luftzug Außenluft
in das Tragwerk gesogen und die Korrosion der Gelenkte beschleunigt.
Selbst in der Schließstellung
der Verkleidungsplatten sind deren Abgrenzungsfugen ohne zusätzliche
Maßnahmen
nie ganz dicht. Deshalb bietet der nach vorne offene Kanal auch
in diesem Fall keinen ausreichenden Schutz vor Korrosion.
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Zudem
bietet diese bekannte Verkleidung hinsichtlich der konstruktiven
Ausgestaltung der gewählten
Hebelkonstruktion keine ausreichende Sicherheit dafür, auch
größere und
schwerere Platten gegen eine mittlere Windlast mit vertretbarem
Kraftaufwand aus der Fassade herauszudrehen.
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Bei
allen derartigen Überlegungen
blieb bisher noch unberücksichtigt
auf welche Weise und mit welchen Mitteln die Kräfte zum Verdrehen einer größeren Anzahl
von Fassadenelementen aufzubringen sind. Hierüber finden sich in der genannten
Druckschrift keine Angaben.
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Zu
diesem Thema ist im Stand der Technik aus
DE 197 26 398 A1 ein Antriebssystem
zum gleichmäßigen Antreiben
einer Mehrzahl parallel angeordneter Lamellen bekannt, wobei die
Lamellen jeweils auf Wellen gelagert sind und von einer gegenseitig
geschlossenen Stellung, in der ihre Kanten aneinander angrenzen,
reproduzierbar in eine offene Stellung bringbar sind, in der ihre
Kanten im Abstand angeordnet sind.
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Als
Lösung
wird hier im Wesentlichen vorgeschlagen, dass eine Antriebswelle
als Hauptantriebswelle ausgebildet ist, die über eine Mehrzahl von Umsetzgetrieben
eine Mehrzahl von Betätigungswellen triebt,
wobei auf jeder Betätigungswelle
eine Mehrzahl von Betätigungsgetrieben
zum jeweiligen Treiben der Lamellen vorgesehen ist. Die Durchmesser der
Betätigungswellen
können
hierbei kleiner sein als der Durchmesser der Hauptantriebswelle.
Das letzte Merkmal ist wegen der unterschiedlichen zu übertragenden
Drehmomente selbstverständlich.
Die aufgezeigte Hierarchie der Getriebearten und Antriebswellen
folgt dem üblicherweise
logischen Kraftfluss. Vor allem sind die Kräfte die zum Verdrehen von Lamellen geringer
Breite und Masse aufzuwenden sind in ihrer Größe nicht zu vergleichen mit
denen die beim Verdrehen von Paneelelementen einer Fassadenkonstruktion
bei Windlast auftreten.
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Weiterhin
ist davon auszugehen, dass die betrachteten Paneelelemente Teil
einer Außenfassade
sind der eine Innenfassade gegenüberliegt,
die normale Fenster aufweist, die von Hand zu öffnen sind. Hierbei besteht
jedoch die Gefahr, dass aus einem solchen Fenster mechanische Gegenstände oder
sogar Teile von Lebewesen in den Bereich der Außenfassade reichen. Geschieht
dies zu einem Zeitpunkt zu dem sich Paneelelemente in geöffneter Stellung
befinden, würde
ein unkontrolliertes Schließen
von Paneelelementen ein Verklemmen eines solchen mechanischen Gegenstandes
oder einen ernsthaften Unfall zur Folge haben. Gerade in den Sommermonaten
ist eine solche Konstellation sehr leicht möglich. Abgesehen davon ist
auch ein Einklemmen von Gegenständen
oder Vögeln
die von außen
in den Bereich Außenfassade
gelangen, nie mit Sicherheit auszuschließen. Auch ist es wünschenswert
lediglich Teile einer Fassade einer bestimmten Verstellung von Paneelelementen
zu unterwerfen. Solche Teile können
ganze Stockwerke oder auch Stockwerksbereiche sein. Besonders Fassadenteile die
in eine bestimmte Himmelsrichtung zeigen benötigen oft unterschiedlichen
Wärmeschutz.
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Der
Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zu Grunde, eine Gebäudefassade
aus Paneelelementen anzugeben bei der eine Vorrichtung zum Verdrehen
von Paneelelementen in allen denkbaren Betriebszuständen einen
sicheren und leicht überprüfbaren Betrieb
gewährleistet.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bis 10.
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Der
Kern der Erfindung liegt im Wesentlichen darin, den hierzu notwendigen
Verstellmechanismus der Paneelelemente einer Fassade durch spezielle konstruktive
Maßnahmen
vor Umwelteinflüssen
zu schützen,
die Kräfteverhältnisse
zwischen den mechanischen Bauteilen zu optimieren, und durch spezielle
Sicherheitsmaßnahmen
einen störungsfreien Betrieb
zu gewährleisten.
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Im
Folgenden werden die Merkmale der Erfindung näher beschrieben.
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Es
zeigen die Figur im Einzelnen:
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1:
Eine perspektivische Innendarstellung der Gebäudefassade im Bereich des mechanischen
Antriebs des erfindungsgemäßen Verdrehungsmechanismus.
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2:
Eine perspektivische Ansicht der räumlichen Lage der Sicherheitsmittel.
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3:
Eine Querschnittsübersicht
des Zusammenspiels der Antriebselemente.
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4:
Eine räumliche
Darstellung eines von Sensoren überwachten
Raums.
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5:
Eine Querschnittsdarstellung aus dem Bereich des mechanischen Primär-Antriebs.
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In
der 1 ist ein Hauptträger (1) einer erfindungsgemäßen Fassade
in aufgeschnittener Darstellung gezeichnet. Er ist auf der tragenden
Unterkonstruktion mit gebräuchlichen
mechanischen, nicht näher
bezeichneten, Verbindungsmitteln befestigt. Für die Befestigung eines Paneels
sind bei schweren Materialien zwei Hauptträger (1) erforderlich.
Die folgenden Ausführungen
gelten der einfachen Darstellung wegen jeweils lediglich für einen
Hauptträger
(1) bzw. jeweils einen Tragholm (10).
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Auf
dem Tragholm (10) werden die gewünschten Paneele entsprechend
der Wahl des betreffenden Materials angebracht. Gelagert ist der Tragholm
(10) einerseits über
die Drehachse (18) und die Hebelstange (11), die
wiederum über
die Drehachse (12) am Hauptträger (1) angelenkt
ist (vgl. rechter Teil der 1). Andererseits
ist das bauseitige Ende des Tragholms (10) über die
Drehachse (5) mit der Schubstange (9) verbunden.
Die Drehachse (18) befindet sich vorzugsweise in einer
Entfernung von etwa einem Drittel der Gesamtlänge des Tragholms (10)
von der Drehachse (5) entfernt.
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Durch
die Bewegung der Schubstange (9) nach oben oder unten bewegt
sich die Drehachse (5) und mit ihr das bauseitige Ende
des Tragholms (10) ebenfalls nach oben oder unten. Dies
hat über
die Hebelstange (11) eine Drehung des Tragholms (10) um
die Drehachse (18) zur Folge.
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Die
vertikale Auf- bzw. Abwärtsbewegungen der
Schubstange (9) erfolgt über die mit ihr fest verbundene
Schlossmutter (4).
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Die
Schlossmutter (4) läuft
auf dem Gewinde der Hubspindel (6).
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Da
die Schlossmutter (4) mit der Schubstange (9)
kraftschlüssig
verbunden ist, bewirkt eine Drehung der Hubspindel (6) über ihr
Gewinde eine Mitnahme der Schlossmutter (4) und somit eine
vertikale Bewegung der Schubstange (9).
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In
der 1 ist zusätzlich
eine Lagerung der Hubspindel (6) in einem Spindellager
(8) gezeigt. Eine genaue Justierung des Spindellagers (8)
erfolgt über
eine Spindellagerbefestigung (7). Eine entsprechende Befestigung
der Hubspindel (6) befindet sich am unteren Ende des Hauptträgers (1).
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Die
Drehung der Hubspindel (6) wird über ein Schneckengetriebe (3)
und die Antriebswelle (2) bewirkt.
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Die
rechte Abbildung der 1 zeigt die Lage des erfindungsgemäßen Verdrehmechanismus in
geschlossener Position eines Tragholms (10).
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In 2 ist
ein Hauptträger
(1) einer erfindungsgemäßen Gebäudefassade
in geschlossener Darstellung gezeigt. Der Tragholm (10)
befindet sich in aufgeklappter Stellung. Im rechten Teil der 2 ist
die entsprechende Situation mit geschlossenem Tragholm (10)
dargestellt.
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Im
Tragholm (1) sind zur Überwachung
des Raums zwischen den Hauptträgern
(1) Sensoren (13) angebracht. Diese Sensoren (13)
können,
je nach den Anforderungen des Bauherrn bzw. Architekten oder den
bautechnischen Gegebenheiten, sehr unterschiedlich ausgestaltet
sein.
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Als
physikalische Lösung
kommt hier Ultraschall, Infrarot oder Mikrowelle in Frage.
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Da
bei einer sicherheitstechnischen Überprüfung einer Fassade erkannt
werden muss in welchem Bereich ein detektierter Mangel zu finden
ist, müssen
die Signale der einzelnen Sensoren elektronisch unterscheidbar sein.
Auch hier hängt
der Aufwand für
eine sicherheitstechnische Überprüfung des Bewegungsspielraums
der jeweiligen Paneele wieder von den Ambitionen des Architekten
oder Bauherren ab. So ist es aufwendiger eine komplette Fassade
mit drehbaren Glaspaneelen und der Überwachung auszugestalten,
als beispielsweise nur ein Geschoss. Auch im Bereich jeweils eines
Geschosses kann es als ausreichend erscheinen nur ein Band von Paneelen
in einer bestimmten Höhe
einer Überwachung
zu unterziehen. Es kann auch gewünscht
werden, nur bestimmte Bereiche einer Fassade über die Drehung von Paneelelementen
zu öffnen.
Zudem kann es genügen
manche Bereiche einer Fassade nur in geringem Ausmaß zu öffnen, das
heißt,
elektronisch gesteuert nur einen kleinen Verdrehwinkel zuzulassen.
Eine solche Maßnahme
kann natürlich auch
mit einer zeitlichen Abhängigkeit
erfolgen.
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In 4 ist
zudem schematisch am abstehenden Ende des Tragholms (10)
ein Magnet (19) eingezeichnet. Da es in vielen Fällen darauf
ankommt, dass die einzelnen Paneelelemente auch wirklich dicht schließen ist
zusätzliche
zu einer, hier nicht gezeigten, konstruktiven Überdeckung der einzelnen Elemente,
in den Randbereichen eine auf einer Magnetwirkung beruhende Schließfunktion
vorgesehen. Diese kann über
Permanentmagnete realisiert werden, was aber wiederum beim öffnen der
Paneele einen erhöhten
Widerstand bedeutet. Deshalb wird in den meisten Fällen schaltbaren
Elektromagneten der Vorzug gegeben werden.
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Das
Zusammenspiel beim Antrieb mehrerer Hubspindeln (6) durch
einen Antriebsmotor (16) über mehrere Schneckengetriebe
(3) ist in 3 dargestellt. Im mittleren
Bereich ist der Antriebsmotor (16) zu erkennen, der das
Hauptgetriebe (15) antreibt. Das Hauptgetriebe (15)
treibt wiederum rechts und links über Kupplungshülsen (14)
je ein Schneckengetriebe (3) an, wobei das rechte Schneckengetriebe (3) über eine
Antriebswelle (2) ein weiteres Schneckengetriebe im Drehmoment
versorgt.
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Im
links gezeigten Schneckengetriebe (3) ist eine Schlossmutter
(4) und eine Hubspindel (6) im Querschnitt mit
dem entsprechenden Bezugszeichen zu erkennen.
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Der 3 ist
ferner ein möglicher
Platzierungsbereich der Sensoren (13) zu entnehmen.
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Die 4 zeigt
schematisch eine perspektivische Ansicht des Zusammenwirkens eines
Antriebsmotors auf drei Schneckengetriebe, ähnlich den in 3 gezeigten
Verhältnissen.
Es sind hier drei, nicht näher
bezeichnete, parallel verlaufende Hauptträger (1) mit jeweils
drei, ebenfalls nicht bezeichneten, Tragholmen (10) zu
erkennen. Auf den obersten drei, von den insgesamt neun gezeichneten,
Tragholmen (10) ist, gestrichelt gezeichnet, ein Paneel
dargestellt. Von den insgesamt drei Schneckengetrieben (3)
ist nur eines im rechten Hauptträger
(1) mit Bezugszeichen gekennzeichnet. Ein Antriebsmotor
(16) treibt über
ein Hauptgetriebe (15) und Kupplungshülsen (14) jeweils
ein Schneckengetriebe (3) an, wobei das rechte Schneckengetriebe über eine
Antriebswelle (2) ein weiteres Schneckengetriebe antreibt.
Gut zu erkennen sind ferner die Lageorte der Sensoren (13).
Die an den Tragholmen vorgesehenen Magnete (19) finden
ihre Entsprechungen an den Hauptträgern (1).
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5 zeigt
im Querschnitt Details aus dem Bereich des Antriebsmotors (16)
und des Hauptgetriebes (15). Besonders ist die Lage der
Primärwelle (17)
und die mechanische Ausgestaltung der Kupplungshülsen (14) zu erkennen.
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Für den Fall
des Einsatzes von Glaspaneelen als Fassadenelemente ergibt sich,
durch die erfindungsgemäße variabel
zu handhabende Fassadengestaltung, für den Betrieb bei Nacht eine
zusätzliche neuartige
künstlerische
Ausdrucksmöglichkeit.
So ist aus der
DE
100 41 850 A1 eine Anordnung von lichtstrahlenden plattenförmigen Elementen
als Teil einer Gebäudefassade
bekannt.
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Eine
dynamische Veränderung
durch das Verdrehen von solchen Licht strahlenden Elementen mittels
der erfindungsgemäßen Fassade
bietet neue künstlerische
Ausdrucksmöglichkeiten
besonderer Art.
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- 1
- Hauptträger
- 2
- Antriebswelle
- 3
- Schneckengetriebe
- 4
- Schlossmutter
- 5
- Drehachse
(Schubstange (9) mit Tragholm (10))
- 6
- Hubspindel
- 7
- Spindellagerbefestigung
- 8
- Spindellager
- 9
- Schubstange
- 10
- Tragholm
- 11
- Hebelstange
- 12
- Drehachse
(Hauptträger
(1) mit Hebelstange (11))
- 13
- Überwachungssensoren
- 14
- Kupplungshülsen
- 15
- Hauptgetriebe
- 16
- Antriebsmotor
- 17
- Primärantrieb
- 18
- Drehachse
(Tragholm (10) mit Hebelstange (11))
- 19
- Montagehalterung