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Die
Erfindung betrifft Betonschachtkörper gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Für den Bau
von Revisionsschächten
bei erdverlegten Abwasserkanälen
und -leitungen benutzt man gewöhnlich
Schachtbauteile aus Beton oder Stahlbeton, indem meist muffenförmige Enden von
Schachtringen, -rohren, -unterteilen, -hälsen o. dgl. aufeinandergesetzt
werden, vielfach mit abgestuften Innenflächen, die sich zudem mit z.
B. elastomeren Dichtungselementen gegeneinander abdichten lassen.
Bei enger Muffenspaltweite entstehen an den zusammengebauten Schachtringen
Rückstellkräfte, die
eine Bruchgefahr hervorrufen und auch Ursache für Leckagen sein können.
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Eine
in
DE-A-3414180 beschriebene,
in den Stoßbereich
von aneinander anschließenden Schachtbauteilen
eingesetzte Ringdichtung verwendet zur Druckverteilung eine elastische
Hülle,
die mit Gas, Flüssigkeit,
einer plastischen Masse o. dgl. verfüllt wird, aber trotz hohen
Aufwandes kaum dauerhaft dichtzuhalten ist. Ein vergleichbares Schachtbauteil
mit in die Muffe integriertem, kompressionsverformbarem Schlauch
ist in
DE-A-43 23 734 offenbart.
Dabei bildet ein Teil der Schlauchhülle den Auflagerbereich für ein darunter
angeordnetes Schachtteil, an dessen Konturen sich eine Quarzsand-Füllung anpaßt, so daß Unebenheiten
der Stoßflächen ausgeglichen
werden. Unter dem Druck der Last verfestigt sich die Sandfüllung allerdings
zunehmend; sie bildet schließlich
einen starren, unverformbaren Kern.
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Bei
Schachtbauteilen gemäß
DE-C-197 39 573 ist
vorgesehen, daß als
Ausgleichs- und Dichtmittel Profilkörper vorhanden sind, die einen
mehrschichtigen Verbundkörper bilden,
der wenigstens eine der Muffen-Auflagerflächen flach aufliegend überdeckt.
Die auf den Schachtkörper
einwirkenden Kräfte,
nämlich
die Gewichtskräfte übereinander
angeordneter Betonbauteile sowie alle statischen und dynamischen
Verkehrslasten, werden vertikal über den
Verbundkörper
abgeleitet, ohne daß horizontal oder
schräg
angreifende Druck- bzw. Zugkräfte
entstehen, was die Bruchgefahr erheblich reduziert.
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Es
gibt auch einfache Ausgleichskörper,
die auf den Stoßflächen der
Schachtelemente aufgebracht werden, beispielsweise Flachbänder aus Kunststoff
oder Kreissegmente aus Polystyrol (
DE-U-92 09 027 ;
DE-A-44 36 532 ), die vor dem Aufsetzen eines
Folgeteils auf die Oberkante eines bereits gesetzten Teils aufgelegt
oder aufgeklebt werden, was natürlich
sehr zeit- und arbeitsaufwendig ist.
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EP-A1-0 759 488 offenbart
ein Schachtbauteil, dessen unterer Rand mit drei gleichmäßig voneinander
beabstandeten erhabenen Auflagerflächen versehen ist. Diese vorzugsweise
aus einem elastischen Streifenmaterial bestehenden Vorsprünge bilden
zwar eine definierte Stützfläche, so
daß die Schachtbauteile
beim Aufeinandersetzen nicht verkanten können. Der Lastabtrag erfolgt
jedoch in relativ eng begrenzten Zonen, insbesondere dann, wenn eine
weiterhin vorgesehene Mörtelschicht
nicht gleichmäßig zwischen
den Auflagerflächen
aufgebracht wird. Nicht zuletzt deshalb ist es notwendig, daß die Schachtbauteile
bei der Montage so ausgerichtet werden, daß die kraftübertragenden Auflagerflächen einer
jeden Trennfuge senkrecht übereinander
liegen. Zu diesem Zweck sind am Außenumfang der Schachtbauteile
Markierungen angebracht, die – sofern
sie erkennbar sind – zu
beachten sind. Gelangt der Mörtel
oder andere Verunreinigungen in die Auflagerbereiche, können rasch
Punktlasten entstehen, die zu entsprechenden Beschädigungen
an den Schachtbauteilen führen.
Der Herstellaufwand wie auch der Montageaufwand sind daher sehr
hoch und führen
nicht immer zu dem gewünschten
Ergebnis.
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DE-A1-102 08 549 beschreibt
ein Verfahren zum Herstellen eines Schachtbauteils aus Beton oder
Stahlbeton, mit dem es möglich
ist, die gemäß
EP-A1-0 759 488 am
unteren Rand vorgesehenen Auflagerflächen auch am oberen Rand des
Schachtbauteils, d. h. am oberen Spitzende vorzusehen. Die geschilderten
Nachteile werden dadurch jedoch nicht vermieden.
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Ausgehend
aus der
EP-A1-0 759
488 besteht ein wichtiges Ziel der Erfindung darin, mit
möglichst
einfachen, wirtschaftlichen Mitteln bruchsichere Betonschachtkörper, insbesondere
Schachtringe zu schaffen, die auch großen statischen und dynamischen
Belastungen standhaften. Es wird eine verbes serte Konstruktion angestrebt,
die eine stets gleichmäßige, nicht
federnde Lastübertragung
dauerhaft gewährleistet,
wobei Planunebenheiten in den Auflagerbereichen auszugleichen sind,
damit nicht durch punktuelle Überbelastung
Schäden
an den Schachtkörpern
entstehen können.
Diese sollen außerdem kostengünstig herstellbar
und leicht zu handhaben sein.
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Hauptmerkmale
der Erfindung sind im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegeben.
Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 8.
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Bei
einem Schachtkörper
aus wenigstens zwei formgleichen, aneinander anschließenden Betonbauteilen,
insbesondere runden oder eckigen Beton-Rohrkörpern, die jeweils an einem
Ende eine radial einspringende, plane Ringfläche und am gegenüberliegenden
Ende eine Stützleiste
haben, die axialkraftübertragend
unmittelbar an der planen Ringfläche
des vorangehenden Rohrkörpers
anliegt, sieht die Erfindung vor, daß die Stützleiste als Umfangs-Stoßring ausgebildet
ist, wobei zwischen diesem und der daran anliegenden Ringfläche des
Beton-Rohrkörpers
abschnittsweise Spaltabschnitte vorhanden sind, die sich unter einer
auf den Schachtkörper
einwirkenden Vertikallast soweit verringern, daß die Stützleiste und die Ringfläche in ihrem
Stoßbereich
durchgehend kraftschlüssig
aufeinanderliegen.
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Die
Stützleiste
sorgt auf überraschend
einfache und kostengünstige
Weise für
eine gleichmäßige und
stets sichere Lastübertragung
zwischen den einzelnen Beton-Rohrkörpern ohne daß zusätzliche oder
gesonderte Axialzwischenlagen notwendig sind. Dies wird im wesentlichen
dadurch bewirkt, daß im Bereich
der Stützleiste überall dort
Material verdrängt wird,
wo örtliche
Unebenheiten einen erhöhten
spezifischen Anlagedruck bewirken. Weder die Stützleiste noch die Ringflächen werden
dabei beschädigt
oder gar zerstört.
Es entsteht vielmehr eine unter statischen wie dynamischen Belastungen
stets gleichmäßige Kraftübertragung,
wobei die Zentrierleiste im Querschnitt so dimensioniert ist, daß die zulässigen Betondruckspannungen
nicht überschritten
werden.
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Die
Planebenheit von Zentrierleiste und Ringfläche und die durch die Zentrierleiste
bewirkte konzentrierte Lasteinleitung führt mithin unter Vertikalbelastung
zu einem nahezu vollständigen
Kraftschluß (Fugenverschluß) zwischen
den Schachtbauteilen, so daß sämtliche
auf den Schachtkörper
einwirkenden Kräfte,
nämlich
die Gewichtskräfte
der einzelnen übereinander
angeordneten Betonbauteile sowie alle statischen und dynamischen
Verkehrslasten, gleichmäßig abgeleitet
werden, ohne daß horizontal
oder schräg
angreifende Druck- bzw. Zugkräfte
entstehen. Die Bruchgefahr ist selbst bei extremen Belastungen deutlich
reduziert, denn die Stützleiste sorgt
in Verbindung mit der planen Ringfläche für eine gleichmäßige nicht
federnde Lastübertragung zwischen
den Schachtbauteilen., indem Unebenheiten in den Auflagerbereichen
durch Verformung ausgeglichen werden. Gesonderte zeit- und kostenaufwendige
Lastausgleichsmaßnahmen
sind nicht erforderlich.
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Dazu
trägt auch
Anspruch 2 bei, wenn die Stützleiste
eine plane Kontaktfläche
für die
Ringfläche
des vorangehenden Rohrkörpers
aufweist oder bildet, deren Breite kleiner ist als die Breite der
Ringfläche.
Durch die schmale Ausbildung der Stützleiste können sich Baustellenverschmutzungen
beim Zusammensetzen der Betonbauteile im Bereich der Kontaktflächen kaum
halten. Es erfolgt vielmehr eine seitwärts gerichtete Verdrängung der
traglastmindernden Schmutzpartikel, so daß eine stets hohe Bruchsicherheit
gewährleistet
ist.
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Je
nach Ausführungsform
der Stützleiste kann
sich diese infolge der konzentrierten Lastverteilung stellen- bzw.
streckenweise auch aufreiben, was jedoch keinen Einfluß auf die
Belastbarkeit des Schachtbauwerks hat.
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In
der Ausbildung von Anspruch 3 weisen die Stützleiste und die Ringflächen der
Beton-Rohrkörper eine
hohe Planebenheit auf, was sich besonders günstig auf eine dauerhaft gleichmäßige Lastverteilung
auswirkt.
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Bevorzugt
erhebt sich die Stützleiste
laut Anspruch 4 über
einer ebenfalls planen Ringfläche.
Sie kann dabei gemäß Anspruch
5 als kontinuierlicher Umfangs-Stoßring oder laut Anspruch 6
als Umfangsfolge axialgerichteter Vorsprünge ausgebildet sein, die bedarfsweise
auch quer, schräg
oder gebogen zur Umfangslinie verlaufende Stützabschnitte bilden können.
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Vorteilhaft
ist im Einklang mit Anspruch 7 eine Anordnung der Stützleiste
in einem dem mittleren Radius der Ringfläche zugeordneten Radiusbereich,
weil so eine besonders günstige
Druckverteilung erzielt wird. Die treibende Axialkraft überträgt sich
in jedem Falle definiert über
den Umfang der aufeinanderfolgenden Schachtkörper, wobei der Flächenschluß im Laufe
der Zeit sogar zu einer immer besseren Axial-Passung wird, z. B.
mit maximaler Spaltweite von anfänglich
0,5 mm bis herab zu Null.
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In
der Ausbildung laut Anspruch 8 hat die Stützleiste höhenversetzt vorspringende Kanten,
so daß Unebenheiten
auch gestaffelt bzw. stufenweise ausgeglichen werden können, vor
allem in größeren Zeiträumen.
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Weitere
Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
dem Wortlaut der Ansprüche
sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der
Zeichnungen. Darin zeigen
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1 eine
schematisierte Schnittansicht des Stoßbereichs von Teilen zweier
Rohrkörper,
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2 eine
Druntersicht auf den Fußteil
eines Rohrkörpers,
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3 eine
Schnittansicht ähnlich 1,
jedoch mit einer Stützleiste
auf einem unteren Rohrkörper
und mit einer Dichtung,
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4 eine
Schnittansicht ähnlich 3,
jedoch mit einer Stützleiste
wie bei 1, und
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5 fünf schematisierte
Teilbilder unterschiedlicher Stützleisten-Profile.
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Schematisch
ist in 1 ein Schachtkörper 10 dargestellt,
der aus wenigstens zwei Schachtringen 12, 22 besteht.
Gezeichnet ist deren Stoßbereich,
wobei der Fußteil 14 eines
oberen Schachringes 12 dem Kopfteil 24 eines unteren
Schachtringes 22 so gegenübersteht, daß die beiden
Ringe 12, 22 am Außenumfang U miteinander fluchten.
Man sieht, daß der
Fußteil 14 des
oberen Schachtringes 12 einen einspringenden Absatz 16 mit
einer Wölbung 18 hat,
welche einer Schulter 26 des Kopfteils 24 des unteren
Schachtringes 22 gegenübersteht.
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In
diesem sogenannten Muffenbereich können, falls erforderlich, in 1 nicht
gezeichnete Ausgleichs- und Dichtungsmittel vorhanden sein, die sich
an einer Stufe 28 des Kopfteils 24 abstützen. Aus
den Beispielen von 3 und 4 ist ersichtlich,
wie eine in einem der Rohrkörper
(z. B. 12) mit Ansätzen 34 einbetonierte
Dichtung 30 zwischen den Schachtringen 12, 22 sitzt
und daß sie
innere Hohlräume 32 aufweisen
kann, was größere Nachgiebigkeit
und damit verbesserte Ausgleichs-Möglichkeiten gewährleistet.
Zudem liegen die Kantenbereiche 27 und 29 der
Schulter 26 bzw. der Stufe 28 bevorzugt im Bereich
der Hohlräume 32,
so daß beim
Fügen der
Bauteile 12, 22 eine stets optimale Dichtwirkung gewährleistet
ist.
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Man
erkennt, daß eine
Stützleiste
Z entweder gemäß 3 auf
dem unteren Schachtring 22 oder gemäß 4 auf dem
oberen Schachtring 12 vorgesehen sein kann, wobei die Anordnung
der sich im Muffenbereich der Rohrkörper 12, 22 gegenüberstehenden
Flächen
R bzw. Profile Z in 3 umgekehrt zu jener in 4 ist.
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Die
Stützleiste
Z liegt mit einer Kontaktfläche K
axialkraftübertragend
unmittelbar an der Ringfläche
R des jeweils vorangehenden Rohrkörpers (in 3 z.
B. 12) an. Sie ist bevorzugt als Flachprofil ausgebildet,
das sich über
einer ebenfalls planen Ringfläche
F am Kopfteil 24 erhebt, wobei die Breite b der Kontaktfläche K kleiner
ist als die Breite B der Ringfläche
R. Wichtig ist, daß die
Kontaktfläche
K der Stützleiste
S und die Ringfläche
R eine hohe Planebenheit aufweisen und zwar derart, daß zwischen
der Stützleiste
Z und der daran anliegenden Ringfläche R im unbelasteten Zustand
der Beton-Rohrkörper 12, 22 nur
noch abschnittsweise kleine Spaltabschnitte vorhanden sind.
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Setzt
man die Schachtbauteile 12, 22 aufeinander verformt
sich der Beton unter Gebrauchslast im Bereich der Stützleiste
bzw. des Flachprofils Z soweit, bis sich die Spaltabschnitte von
z. B. anfänglich 0,3
bis 0,5 mm auf eine unschädliche
Restgröße verringert
haben. Weitere elastische Verformungen des Betons – beispielsweise
Biegungen und Eindrückungen – durch
statische oder dynamische Vertikalbelastungen, führen infolge der planebenen
konzentrierten Lasteinleitung durch die Stützleiste Z zu einem nahezu
vollständigen
Kraftschluß zwischen
den Schachtbauteilen. Die einzelnen Beton-Rohrkörper 12, 22 liegen
vollumfänglich
kraft- und formschlüssig
aufeinander, d. h. so daß eine äußerst gleichmäßige Lastverteilung
gegeben ist. Gegebenenfalls noch auftretende Biegezugspannungen
liegen deutlich unter der Biegezugfestigkeit des Betons. Zusätzliche
separate oder integrierte Lastausgleichselemente sind daher nicht
erforderlich, was sich nicht nur günstig auf die Herstellkosten
auswirkt. Auch die Montage ist denkbar einfach, weil die Schachtbauteile
auf der Baustelle nur noch aufeinander gesetzt werden müssen.
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Maßgeblich
ist, daß entweder
der Fußteil 14 oder
der Kopfteil 24 quer zur Achse A (2) des Schachtkörpers 10 eine
Ringfläche
R aufweist, auf welcher der jeweils andere Rohrkörper mit der Stützleiste
Z kraftübertragend
aufruht. Die Bruchlast eines solchen Systems steht daher nicht mehr
im Zusammenhang mit Planunebenheiten der Bauteile. Diese können äußerst kostengünstig ahne
zusätzliche Lastausgleichselemente
gefertigt und rasch montiert werden.
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Wie 2 zeigt,
kann die Stützleiste
Z bei Bedarf aus einer Folge von einzelnen Kreissegmenten, aber
auch aus einer Folge von Stützpunkten, Rippenabschnitten
u. dgl. bestehen, die mit regelmäßigen Unterbrechungen über den
Umfang des Fußteils 14 verteilt
sind. Alternativ ist die bevorzugt mit dem Fußteil 14 jedes Schachtringes 12, 22 usw.
einstückige
Stützleiste
Z eine durchgehende Umfangsrippe. Der mittlere Radius der Ringfläche R entspricht dem
Radius 20 (2) der Stützleiste Z, der in 1 und 4 eher
schematisch durch einen zum (nicht sichtbaren) Mittelpunkt hin offenen
Pfeil angedeutet ist.
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Für die geometrische
Gestaltung ist die Forderung nach optimaler Lastübertragung wichtig. Beispiele
von fünf
verschiedenen Stützleisten
Z sind jeweils auf einer angedeuteten Ringfläche aufsitzend in 5 veranschaulicht,
wobei Dimensionen und Proportionen davon abweichen können. Skizze
a zeigt eine abgestumpft konvexe Rippe mit flächigem Formschluß, wie er
auch bei dem Schwalbenschwanz-Profil von Skizze b und dem Flachring
der Skizze c gegeben ist. Keilförmige
Profile sind nach Skizze e abgestumpft und nach Skizze f als Doppelrippe
gestaltet.
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Die
Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen
beschränkt,
sondern in vielfältiger
Weise abwandelbar. Sie ermöglicht
direkte Kraftübertragung
an axialen Kontaktflächen
ohne irgendwelche Zwischenlagen und ist bei statischen ebenso wie
bei dynamischen Lasten einsetzbar. Das sehr einfache Prinzip sieht
ein Betonbauteil mit radial einspringender, planer Ringfläche R und
ein Beton-Gegenbauteil vor, das an der Ringfläche R mit der Stützleiste
Z angreift. Diese kann eine kontinuierliche Rippe oder auch eine
Umfangsfolge von Stützpunkten
bzw. Segmenten sein. Auf Einzelheiten der Form – und übrigens auch auf die Richtung – der Bauteile
kommt es vorliegend weniger an, die z. B. zylindrische oder Mehrkant-Rohre
sein können. Erfindungsgemäß ist stets
vorgesehen, daß das
eine Teil bzw. Ende eine plane Ringfläche R, das andere die profilierte
Stützleiste
Z aufweist.
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Vorteilhaft
wird bereits bei der Formgebung der Werkzeuge für die Schachtkörper auch
die Gestalt und Dimensionierung der Stützleiste Z festgelegt. Ihre
Querschnitts-Geometrie sowie die Positionierung innerhalb der Bauteil-Fügung läßt eine
Vielzahl von Varianten zu. Abrieb und Schmutz auf den Kontaktflächen werden
von der Stützleiste
verdrängt und
wirken sich dadurch nicht mehr traglastmindernd aus.
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Vor
allem als komprimierbare Radial-Zwischenlage können zusätzlich im Muffenbereich Dichtungsmittel 30 – z. B.
aus einem Elastomer – vorhanden
sein, die durch Hohlräume 32 noch
mehr Ausgleichs-Spielraum bieten.
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Das
neue Funktionsprinzip ist werkstoffunabhängig; die Verwendung von Beton
einschließlich Polymerbeton
und Stahlbeton ist Standard, wobei jedes Bauteil bevorzugt aus einem
einzigen Material besteht. Macht man es jedoch aus unterschiedlichen Werkstoffen,
so sollte das Stützleisten-Ende
eher weich(er) oder höchstens
ebenso hart sein wie das Ende mit der planen Ringfläche R. Das
plastisch weichere Ende gleicht dann in direktem Kontakt mit der härteren Fläche grobe
Unebenheiten aus und dichtet die Fuge gegen inneren oder äußeren Wasserdruck nach
und nach immer besser und schließlich vollständig ab.
Das steifere Material nimmt die an Unebenheiten übertragenen Lastspitzen auf
und sorgt für eine
Begrenzung der Verformungswege. Irgendwelche Verstärkungen
oder Einsätze
an den Kontaktflächen
sind nicht nötig;
einfache Gestaltung und kostengünstige
Fertigung stehen im Vordergrund.
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Sämtliche
aus den Ansprüchen,
der Beschreibung und der/den Zeichnung(en) hervorgehenden Merkmale
und Vorteile, einschließlich
konstruktiver Einzelheiten, räumlicher
Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als
auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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- A
- Achse
- B,
b
- Breite
- F
- Ringfläche
- K
- Kontaktfläche
- R
- Ringfläche
- U
- Außenumfang
- Z
- Stützleiste
- 10
- Schachtkörper
- 12
- Schachtring
- 14
- Fußteil
- 16
- Absatz
- 18
- Wölbung
- 20
- (mittlerer)
Radius
- 22
- Schachtring
- 24
- Kopfteil
- 26
- Schulter
- 27
- Kantenbereich
- 28
- Stufe
- 29
- Kantenbereich
- 30
- Dichtung
- 32
- Hohlräume
- 34
- Ansätze