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Gehäuse einer
elektrischen Maschine bzw. elektrische Maschine mit einem Gehäuse zur
Anbringung eines Anbauelementes an das Gehäuse
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Die
Erfindung betrifft ein Gehäuse
einer elektrischen Maschine bzw. eine elektrische Maschine, welche
ein Gehäuse
aufweist. Das Gehäuse
weist Mittel zur Befestigung von Anbauelementen auf. Mittel zum
Befestigen von Anbauelementen sind beispielsweise aus der
DE 39 37 672 C2 bekannt,
wie auch aus der
DE
74 24 640 U . Im Falle der
DE 74 24 640 U sind von dem Anbauelement wegstehende Elemente
in einen in den Mitteln zum Befestigen eines Anbauelements vorgesehenen
Kanal einschiebbar.
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Die
FR 2 117 532 A5 offenbart
zum Befestigen eines Dekorplättchens,
dass drei Halteelemente in einer Einschubrichtung des Dekorplättchens
zueinander versetzt sind.
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An
einem Gehäuse
der oben genannten Gattung sind z.B. auch Anbauelemente wie z.B.
zumindest eine Gehäuseöse die insbesondere
als Transportösen
verwendbar sind, anbringbar. Aus der
DE 32 42 864 C1 ist beispielhaft ein Elektromaschinengehäuse mit
axial ausgerichteten Längskühlrippen und
zwischen Längskühlrippen
gehäusefest
angeordneten Befestigungsvorsprüngen
mit radial gerichteten Bohrungen für in Vierpunktanlage abgestützte Fußleisten
durchdringende Befestigungsschrauben bekannt. Nachteilig bei einem
derartig angebrachten Anbauelement wie einem Fuß ist es, dass das Gehäuse zu bearbeiten
ist. Das Gehäuse
weist eine Sackbohrung für
radiale Befestigungsschrauben auf. Die Anfertigung der Sackbohrung
verursacht z.B. Zeit- bzw. Kostenaufwand.
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Aus
der
DE 39 37 672 C2 ist
eine weitere Anordnung zur Befestigung von Bauteilen am Statorgehäuse von
Elektromotoren bekannt. Zur Befestigung ist ein Befestigungsbügel, der
in Nu -ten einer Kühlrippe
oder zweier benachbarter Kühlrippen
festgelegt ist, vorgesehen.
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Aus
der
DE 816 113 C ist
ein Elektromotor bekannt, an dessen Stator Füße mit Schrauben befestigt
sind.
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Auch
aus der
DE 11 07 332
A ist ein anschraubbarer Fuß für ein Gehäuse von elektrischen Maschinen
bekannt. In dieser Schrift wird insbesondere darauf verwiesen, dass
zur Herstellung der Lagerung weder in die Gehäusewandung selbst noch in irgendeinen
der Vorsprünge
ein Gewinde geschnitten zu werden braucht. Die Problematik einer
Bearbeitung wie sie bei der
DE
32 42 864 C1 bezüglich
der Sackbohrung notwendig ist, wird bei der
DE 11 07 332 A vermieden.
Dort wird weiterhin darauf eingegangen, dass ein Verziehen, also
eine Veränderung der
geometrischen Form des Gehäuses
der elektrischen Maschine zu vermeiden ist. Dies gelingt dort, insbesondere
durch in sich stabile Fußbefestigungsvorsprünge. Zur
An bringung eines Fußes
ist eine Justierung notwendig. Die Justierung erfolgt mit Hilfe einer
gewölbten
zusätzlichen
Anlagefläche
die zur Hervorrufung einer gewissen Schwenkbewegung des gesamten
Fußes
zur Justierung notwendig ist. Dabei ermöglichen die Befestigungsschrauben
jedoch durch ihre nachteilige Ausrichtung, welche nicht zur Motorachse
hin verläuft,
keinen vorteilhaften Kraftfluß.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Gehäuse einer
elektrischen Maschine anzugeben, die leicht transportierbar ist.
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Die
Lösung
der Aufgabe gelingt durch ein Gehäuse bzw. mittels einer elektrischen
Maschine, welche die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs
7 aufweist. Die Unteransprüche
2 bis 6 bzw. 8 sind Weiterbildungen der Erfindung.
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Bei
einem Gehäuse
einer elektrischen Maschine mit einer Rotationsachse, welches zumindest ein
Mittel zur Befestigung eines Anbauelementes aufweist, weist das
Mittel zur Befestigung zumindest drei Nocken auf, wobei die Nocken
einen Einschubkanal zur Aufnahme eines Einschubelementes ausbilden
und bezüglich
einer Einschubrichtung des Einschubelementes in den Einschubkanal
zueinander versetzt sind. Zwei Nocken des Gehäuses sind beispielsweise derart
miteinander verbunden, dass diese eine Öse ausbilden. Mit Hilfe dieser Öse ist das Gehäuse bzw.
die entsprechende elektrische Maschine leicht transportierbar, da
die Öse
als eine Art Aufhängevorrichtung
dient. Weist das Gehäuse
zwei oder mehrere Ösen
auf, so erhöht
sich die Stabilität der
elektrischen Maschine bei einem Transport durch die Aufhängung an
den Ösen.
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Durch
die Einschubrichtung ist die Längsrichtung
des Einschubkanals bestimmt. In vorteilhafter Weise verläuft die
Längsrichtung
zumindest in etwa parallel zur Rotationsachse, wobei die Nocken dann
bezüglich
der Rotationsachse axial versetzt bzw. verschoben sind. Durch die
Ausrichtung der Längs richtung
zumindest in etwa parallel zur Rotationsachse sind Momente der elektrischen
Maschine besonders vorteilhaft auf die als Gehäusefuß ausgebildeten Anbauelemente übertragbar.
Hieraus ergibt sich eine hohe Standfestigkeit des Gehäuses der elektrischen
Maschine.
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Durch
die Ausbildung eines Einschubkanals, in welchen ein Einschubelement
einsetzbar ist, welches wiederum mit einem Anbauelement verbindbar ist
ergibt sich eine einfache bzw. kostengünstige Möglichkeit an ein Gehäuse ein
Anbauelement in einfacher Weise anzubringen. Besonders vorteilhaft
ist diese Möglichkeit
der Befestigung bei einem Gussgehäuse. Gussgehäuse unterliegen
speziellen Einschränkungen
bezüglich
der Fertigung, da diese durch Formen ausgebildet werden und die
Formgebung durch die Technik des Gusses beschränkt ist.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Anbauelement ein Gehäusefuß. Die Ausbildung
des Einschubkanals erfolgt beispielsweise auch durch die Ausbildung
von mehr als drei Nocken, wobei dann beispielsweise auch mehr als
ein Einschubelement in jeweils einen Einschubkanal anbringbar ist. Das
Gehäuse
der elektrischen Maschine weist zumindest einen derartigen Einschubkanal
auf. Einschubkanäle
sind z.B. sowohl radial zur Rotationsachse versetzt als auch zur
Längsrichtung
der Rotationsachse versetzt an verschiedenen Positionen am Gehäuse der
elektrischen Maschine positionierbar.
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Weist
das Gehäuse
der elektrischen Maschine Rippen z.B. in der Funktion einer Kühlrippe
auf, so sind die Nocken beispielsweise an zwei benachbarten Rippen
anliegend. Diese benachbarten Rippen schließen vorzugsweise einen Winkel
von ca. 90° ein.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung des Gehäuses weist zumindest eine Nocke
ein Gewindekernloch zum Anbau eines Zusatzelementes auf. Derartige
Gewindekernlöcher
sind so ausbildbar, dass keine zusätzlichen Bearbeitungsschritte
notwendig sind.
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Abhängig von
der Größe und Stärke der
Rippen/Kühlrippen
bzw. vom Gewicht des Gehäuses bzw.
der bekannten elektrischen Maschine ist es gegebenenfalls vorteilhaft,
dass die Rippe, an welche auf einer Seite eine Nocke liegt, im Bereich
der Nocke auf einer Gegenseite der Rippe mit der an der Gegenseite
nachfolgenden Rippe durch zumindest ein Verstärkungselement verbunden ist.
Dies erhöht die
Stabilität
der Vorrichtung zur Anbringung eines Anbauelementes.
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Bei
einer elektrischen Maschine mit einem Gehäuse, insbesondere einem Gussgehäuse, sind die
Nocken, welche einen Einschubkanal bilden besonders vorteilhaft
einsetzbar, wobei das Einschubelement im Einschubkanal mit einem
Anbauelement mit zumindest einem Verbindungsmittel verbunden ist.
Beispiele für
ein derartiges Verbindungsmittel sind eine Schraub-, Niet- bzw.
Schweißverbindung.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Schraubverbindung eine
Vorzugsrichtung auf, wobei die Vorzugsrichtung eine Richtung hin
zur Rotationsachse ist. Dies bewirkt vorteilhaft eine gleichmäßige Spannungsverteilung,
wobei die Spannung durch die Befestigung des Anbauelementes auftritt.
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Durch
das erfindungsgemäße Gehäuse sind verschiedene
Gehäusefunktionen
mit möglichst
wenig Geometrieelementen am Gehäuse
realisierbar:
- – Zentrierung und Befestigung
der Gehäusefüße für alle Bauformen
und Anschlusskastenpositionen mit z.B. einer bzw. zwei Befestigungsschrauben
unter 45° an
einem, mit 4-Schie ber-Technik gefertigten Aluminium-Druckgussgehäuse für Elektromotoren
ohne zusätzliche
spanende Bearbeitung für
Befestigungsgewinde am Gehäuse bzw.
Bohrungen an den Füßen.
- – Angegossene
Transportösen
für zumindest
einen Anschlusskasten an einer beliebigen Anschlusskastenposition,
z.B. oben, seitlich, rechts bzw. seitlich links.
- – Befestigungsnocken
für äußere Erdungsschrauben.
- – Universelle
Befestigungsmöglichkeiten
für Anbauten.
- – Befestigungsmöglichkeit
für Motorfixierungen (z.B.
Rohreinbau bei Lüftermotoren).
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Bislang
erfolgte die Befestigung z.B. der Füße am Motorgehäuse, bei
Motorgehäusen
aus Aluminium-Druckguss, insbesondere bei 4-Schieber-Technik, üblicherweise
mit jeweils zwei parallel zur vertikalen Motorachse verlaufenden
Schrauben und Einlegemuttern bzw. spanend bearbeiteten Befestigungsgewinden.
Transportösen
werden bisher extra angegossen, in verstärkte Kühlrippen integriert oder als
Ringschrauben in extra Nocken mit bearbeiteten Gewinden eingeschraubt.
Befestigungsnocken für äußere Erdungsschrauben
sind üblicherweise
zusätzlich
angegossene Nocken mit vorgegossenen Kernlöchern für selbstfurchende Schrauben.
Diese aufwendige Motorgestaltung ist nun erfindungsgemäß überwunden.
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Gemäß der Erfindung
können
sich verschiedenste Vorteile ergeben:
- – Universelles
Anbausegment zur Integration unterschiedlicher Funktionalitäten wie
z.B. Zentrierung und Befestigung von Gehäusefüßen und/oder angegossene Transportösen für Anschlusskastenlagen
und Motorbauformen ohne zusätzliche
spanende Bearbeitungen am Gehäuse
bzw. an den Füßen.
- – Guter
bzw. verbesserter Kraftfluss zwischen Gehäusefuß und Gehäuse durch zumindest eine Befestigungsschraube
unter 45° bzw.
durch breite Fußabstützung in
axialer und radialer Richtung.
- – Lange
Fußbefestigungsschrauben
ermöglichen mehr
Dehnung und somit eine verbesserte Schraubenverbindung.
- – Stark
reduzierter Materialaufwand am Gehäuse.
- – Starke
Reduzierung von Störkonturen
für den Kühlluftstrom
durch konsequente Platzierung in den 45°-Segmenten (freie Rippenkanäle – bessere
Verlustwärmeabfuhr).
- – Reduzierung
der Montagekosten bei kleinen Baugrößen durch Fußbefestigung
mit einer Schraube.
- – Besseres
Dehnungsverhalten des Gehäuses beim
Aufschrumpfen durch homogeneren Gehäusemantel.
- – Breite
Fußabstützungen
an den Außenseiten der
Kühlrippen
ist schwingungstechnisch günstig und
erfordert kein zusätzliches
Material.
- – Position
von Klebe- oder Blechleistungsschilder ist gut zugänglich und
einsehbar.
- – Formgebundene
Funktionsmaße
für die
Fußauflageflächen, insbesondere
jeweils eines Gehäusefußes.
- – Aufbaumontage
durch axiale Fixierung von Nutensteinen und Füßen möglich.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der nachfolgenden Zeichnung dargestellt, wobei:
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1 einen
Ausschnitt eines Gehäuses
einer elektrischen Maschine zusammen mit einem Anbauelement in Explosionsdarstellung
darstellt,
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2 einen
Querschnitt des Anbauelementes,
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3 einen
Längsschnitt
des Anbauelementes,
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4 einen
weiteren Schnitt durch das Anbauelement,
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5 eine
Prinzipdarstellung einer 4-Schieber-Technik für Druckgussgehäuse,
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6 eine
axiale Aufsicht auf eine elektrische Maschine und
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7 einen
Rohreinbau einer elektrischen Maschine.
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Die
Darstellung gemäß 1 zeigt
einen Ausschnitt von einer elektrischen Maschine 1, welche
ein Gehäuse 4 und
eine Lüfterhaube 6 aufweist. An
das Gehäuse 4 ist
ein Anbauelement 2, 40 anbringbar, welches z.B.
als Gehäusefuß 2 für die elektrische
Maschine 1 oder als Anbauadapter 40, welcher symbolisch
als Quader dargestellt ist, dient. Da die elektrische Maschine 1 im
vorliegenden Beispiel nur teilweise dargestellt ist, ist auch nur
ein Gehäusefuß 2 als
Anbauelement figürlich
sichtbar. Nicht dargestellt ist ein zweites Anbauelement welches
als zweiter Gehäusefuß zur Anbringung
der elektrischen Maschine 1 auf z.B. einem Fundament dient.
Anbauelemente 2, 40 sind erfindungsgemäß in besonders einfacher
Weise mit möglichst
wenig Geometrieelementen am Gehäuse 4 befestigbar.
Das Gehäuse 4 weist
Rippen 8 auf, welche als Kühlrippen der elektrischen Maschine 1 dienen.
An den Flächen
der Rippen 8 befinden sich Nocken 10, 12 und 14.
Diese Nocken bilden einen Einschubkanal aus. In diesen Einschubkanal
ist ein Einschubelement 15 einschiebbar, wobei die Einschubrichtungen 22 bzw. 24 durch
Pfeile dargestellt sind. Das Einschubelement 15 dient als Nutstein
und weist ein Gewinde 36 auf. In dieses Gewinde 36 ist
eine Befestigungsschraube 17, die als Verbindungsmittel
dient, eindrehbar. Dadurch lässt sich
das Anbauelement 2 mit dem Gehäuse 4 verbinden, da
die Befestigungsschraube 17 durch eine Öffnung 38 des Anbauelements 2, 40 steckbar
ist. Der Gehäusefuß 2 weist
Befestigungsöffnungen 28 zur Befestigung
der elektrischen Maschine 1 auf einem Fundament auf.
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Durch
das in der 1 sowie in den nachfolgenden 2 bis 4 dargestellte
Anbauelement 2 und das Einschubelement 15, das
als Nutstein dient, ist es möglich,
verschiedene Gehäusefunktionen
des Gehäuses 4 der
elektrischen Maschine 1 mit möglichst wenig Materialaufwand
bzw. ohne spanende Bearbeitung am Gehäuse 4 bzw. an Gehäusefüßen zu realisieren.
Gehäusefunktionen
wären beispielsweise
die Ausbildung von Transportösen,
Befestigungsmöglichkeiten
für ein
oder mehrere Anbauteile bzw. Anbauadapter, Befestigungsmöglichkeiten für eine Motorfixierung,
z.B. Motoreinbau für
Lüftermotoren
u.v.m.. Um möglichst
viele Motorbauformen bzw. auch Anschlusskastenpositionen, seien
diese nun auf der Antriebs- bzw. auf der Belüftungsseite, zu ermöglichen,
ist ein aus den Nocken 10, 12 und 14 ausgebildetes
Anbausegment beispielsweise in der Motormitte bezüglich der
Längsrichtung
einer Rotationsachse der elektrischen Maschine 1 viermal
im 45°-Achsenkreuz
angeordnet.
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Die
Zentrierung bzw. Befestigung der Gehäusefüße 2 erfolgt beispielsweise über die
drei an den äußersten
Rippenflächen
angegossenen Nocken 10, 12, 14. Die Nocken 10, 12 und 14 sind
so angeordnet, dass an den jeweils angrenzenden äußersten Rippenflächen zwei
schmale Nocken 10, 12 bzw. eine breite Nocke 14 angeordnet
sind, wobei die breite Nocke 14 mittig zu den beiden schmalen
Nocken 10, 12 sitzt. Die Anordnung und Größe der Nocken
ist hier allerdings nur beispielhaft, wobei sich allerdings durch
die Symmetrie der Nocken 10, 12 und 14 bzw.
deren Größenverhältnisse
eine besonders vorteilhafte Kraftverteilung ergibt. Die Nocken 10, 12 und 14 bilden
durch ihre versetze Position in axialer Richtung zusammen mit dem
Gehäusemantel 42, welcher
sich zwischen zwei Rippen 8 befindet, einen Einschubkanal 30 zur
Befestigung des Anbauelementes 2 aus.
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Die
beiden schmäleren
Nocken 10, 12 dienen vorzugsweise gleichzeitig
auch zur axialen Fixierung des Anbauelementes 2 bei der
Montage, wobei dies insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn das
Anbauelement 2 als Gehäusefuß der elektrischen
Maschine 1 ausgebildet ist.
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Der
Einschubkanal 30 wird druckgußtechnisch durch eine entsprechende
Formteilung ermöglicht.
Eine der beiden schmäleren
Nocken 10, 12 hat ein vorgegossenes Gewindekernloch 18 für selbstfurchende
Schrauben und ist außen
geometrisch so gestaltet, dass sie beispielsweise als Erdungsnocke dient.
Ein abgewinkelter Verbindungssteg zwischen der zweiten schmalen
Nocke 12 und der schräg
gegenüberliegenden
breiten Nocke 14 dient als Öse 16, die insbesondere
zum Transport der elektrischen Maschine 1 vorsehbar ist.
Der Öse 16 ist
in ihrer Funktion als Transportöse
vorteilhaft noch eine weitere Transportöse zum Transport der elektrischen
Maschine 1 zugeordnet, wobei die zweite Öse in der 1 nicht
dargestellt ist.
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Um
beispielsweise Materialanhäufungen
zu minimieren, ist in der breiten Nocke 14 zusätzlich ein vergossenes
Gewindekernloch 18 für
weitere Anbaumöglichkeiten
vorhanden. Eine weitere Anbaumöglichkeit
ist z.B. eine Kondensatorbefestigung bei Einphasenmotoren. An weiteren
nicht dargestellten Befestigungseinrichtungen, die aus den Nocken 10, 12 und 14 ausbildbar
sind, können
auch Komponenten zur Motorfixierung angebracht werden, wie z.B.
zum Rohreinbau von Lüftermotoren.
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In
vorteilhafter Weise sind die Flächen
der Rippen 8 glatt gestaltet und dienen auch als Auflagefläche für Anbauelemente 2,
welche als Gehäusefuß dienen.
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Als
Versteifungsmittel bei den Nocken 10, 12 und 14 sind
zwischen den Rippen 8 Versteifungselemente 20 ausgebildet.
Derartige Versteifungselemente 20 sind auch an den Positionen
der Rippen 8 ausbildbar, welche als Auflagefläche für das Anbauelement 2 dienen.
Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Anbauelement 2 ein
Gehäusefuß ist, auf
dem große
Kräfte
wirken.
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Die
weitgehend glatte Gestaltung der äußeren Flächen der Rippe 8 und
die kompakte Anordnung des Anbauelementes 2 ermöglicht neben
der Erdungsnocke 10 auch die Anbringung von beispielsweise
einem Klebe- oder Blechleistungsschild als Typenschild 44.
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Der
Gehäusefuß weist
vier rechteckig oder trapezförmig
zueinander liegende Auflagepunkte auf und ist im mittleren Bereich,
insbesondere aus Platz- bzw. aus Steifigkeitsgründen, kastenförmig ausgebildet
und weist zusätzliche
Vertiefungselemente, wie Versteifungsrippen 46 bzw. Versteifungsrücken 48, auf.
Die im Gehäusefuß unter
45° liegende Öffnung 38 für die Befestigungsschraube 17 ist
durch Formteilung herstellbar.
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Die
Darstellung der 2 zeigt einen Querschnitt des
Anbauelementes 2, welches durch die Befestigungsschraube 17 über das
Einschubelement 15 an dem Gehäuse 4 der elektrischen
Maschine 1 befestigt ist.
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Die
Darstellungen gemäß 3 und 4 zeigen
weitere Schnitte gemäß der 2.
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Die
Darstellung gemäß 4 zeigt
weiterhin einen Einschubkanal 30 der durch die Nocken 10, 12 und 14 zusammen
mit dem Gehäusemantel 42 ausgebildet
ist, wobei die Darstellung des Einschubkanals 30 schematisch
durch zwei gestrichelte Linien bzw. einen Doppelpfeil erfolgt.
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Die
Positionierung des Einschubelementes 15 erfolgt beispielsweise
durch einen an den Gehäusemantel 42 angegossenen
Anschlag in einer Längsrichtung 34,
wobei der Anschlag in der 4 nicht dargestellt
ist. In der 4 ist weiterhin die weitgehend
parallele Ausrichtung des Einschubkanales 30 mit seiner
Längsrichtung 34 zur
Axialrichtung 32 der Rotationsachse der elektrischen Maschine 1 dargestellt.
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Die
Darstellung gemäß 5 zeigt
eine Prinzipdarstellung einer 4-Schieber-Technik für Druckgussgehäuse, insbesondere
für Aluminium-Druckguss.
Mit Hilfe von vier Schiebern, einem ersten Schieber 50,
einem zweiten Schieber 52, einem dritten Schieber 54 und
einem vierten Schieber 56, welche jeweils auf einen Werkzeuginnenkern 60 zufahrbar
bzw. von diesem wegfahrbar sind, ist die Gehäuseform 62 zur Ausbildung
eines Gehäuses
einer elektrischen Maschine ausbildbar. Die Bewegungsrichtungen
der Schieber 50, 52, 54 und 56 sind
durch Doppelpfeile 58 angegeben. In die Gehäuseform 62 wird
bei zusammen gefahrenen Schiebern 50, 52, 54 und 56 z.B.
Aluminium im Aluminium-Druckgußverfahren
eingebracht.
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Beim
Einsatz der 4-Schieber-Technik zur Herstellung eines Gehäuses einer
elektrischen Maschine sind durch die Verwendung von Nocken bzw. durch
die Ausbildung eines Einschubkanals für ein Einschubelement Gehäusefunktionen
besonders einfach und unter geringen Materialeinsatz bzw. auch ohne
zusätzliche
spanende Bearbeitung, realisierbar.
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Die
Darstellung gemäß 6 zeigt
eine axiale Aufsicht auf die elektrische Maschine 1. Die
elektrische Maschine weist einen Anschlusskasten 64 auf.
Der Anschlusskasten 64 befindet sich gegenüber von
Gehäusefüßen 70.
Alternativ zu der Anbringungsposition des Anschlusskastens 64 sind punkt-strichliniert
auch Anschlusskästeten 66 bzw. 68 alternativ
an den Seiten der elektrischen Maschine 1 anbringbar. Für eine derartige
alternative Anbringung der Anschlusskästen 66 bzw. 68 ist
das Gehäuse 4 entsprechend
auszuführen.
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Die
Darstellung gemäß 7 zeigt
einen Rohreinbau einer elektrischen Maschine 1 mit einem Anschlusskasten 69 in
ein Rohr 72. Mit Hilfe von Anbauadaptern 40 und
Rohrbefestigungsschrauben 74, mit deren Hilfe sowohl die
Anbauadapter 40 an das Gehäuse 4 befestigt sind
als auch die Anbauadapter 40 an dem Rohr 72 befestigt
sind, ergibt sich ein Inneneinbau der elektrischen Maschine 1 in
einem Rohr 72. Die Anbauadapter 40 sind wie Gehäusefüße an dem
Gehäuse 40 über Nocken
und Einschubelemente befestigbar.