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Die
Verbindung zweier Wellenenden zur Übertragung von Drehmomenten
erfolgt in vielen Anwendungsfällen
durch einen zylindrischen Pressverband. Bei diesem ist das eine
Wellenende als zylindrische Hohlwelle ausgeführt, in welche das im allgemeinen
als zylindrische Vollwelle ausgebildete andere Wellenende eingesteckt
ist. Eine zusätzliche
Baueinheit ist auf der zylindrischen Außenfläche der Hohlwelle aufgesetzt
und übt
eine nach radial einwärts
gerichtete Kraft auf die Hohlwelle aus. Diese Kraft bewirkt ein
Aufpressen der zylindrischen Innenfläche der Hohlwelle auf die zylindrische
Außenfläche der
Vollwelle, wodurch ein Reibschluss erzeugt wird, welcher Drehmomente
und axiale Kräfte
von einem zum anderen Wellenende übertragen kann. Ein solcher
Schrumpfverband wird beispielsweise bevorzugt bei Windenergieanlagen
verwendet, um die Rotorwelle mit der Eingangswelle des Getriebes
zu verbinden.
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Als
Baueinheit zum Erzeugen der radialen Pressung wird dabei vorzugsweise
eine so genannte Schrumpfscheibe verwendet, bei der ein dickwandiger,
innenkonischer Spannring auf eine dünnwandige, außenkonische
Spannhülse
mechanisch oder hydraulisch aufgeschoben wird.
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Die
Spannhülse
sitzt mit einer zylindrischen Innenfläche auf der zylindrischen Außenfläche der Hohlwelle.
Durch das Aufschieben des Spannringes auf die Spannhülse wird
die beschriebene, radial wirkende Kraft auf die Hohlwelle ausgeübt.
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Die
z. Zt. gebräuchlichen
Schrumpfscheiben-Bauarten weisen integrierte Vorrichtungen auf, die
externe Werkzeuge bei der Montage und Demontage im wesentlichen überflüssig machen.
Die Axialkraft zum Aufschieben des Spannringes auf die Spannhülse wird
entweder durch Schrauben oder durch hydraulische Einrichtungen erzeugt.
In vorteilhafter Weise wird in die konische Trennfuge eine Druckflüssigkeit
eingepresst, welche die konischen Flächen voneinander trennt und
dadurch die Reibung zwischen den Bauteilen deutlich verringert oder
komplett aufhebt. Dieses bewirkt eine Verringerung der benötigten Montagekraft.
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Aus
DE-4118941 ist eine Baueinheit
bekannt, bei der der innenkonische Spannring durch eine Anzahl Schrauben
auf die außenkonische Spannhülse gezogen
und auf dieser gesichert wird. Zur Demontage werden die Schrauben
gelöst.
Da der konische Flächenverband
nicht selbsthemmend ausgeführt
ist, rutscht der Spannring dabei selbsttätig von der Spannhülse.
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Eine
Baueinheit, welche hydraulische Vorrichtungen zum Aufbringen der
axialen Montagekraft umfaßt,
ist aus
DE-9208825 bekannt.
Baueinheiten nach
DE-19809638 ,
GB-1599307 und
GB-2101708 weisen zusätzlich zur
Verwendung solcher hydraulischen Vorrichtungen die Möglichkeit
auf, eine Druckflüssigkeit
in die konische Trennfuge einzupressen, um so die benötigten Montagekräfte zu reduzieren.
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Die
Integration der Vorrichtungen zur Erzeugung der Axialkraft für Montage
und Demontage erfordert einen sehr hohen Aufwand und führt dadurch zu
deutlich höheren
Fertigungskosten. Gemessen daran, dass beispielsweise bei einer
Windenergieanlage während
der geplanten Anlagenlaufzeit von 20 Jahren der Montage- bzw. Demontagevorgang
nur ein- bis zweimal ausgeführt
werden soll, ist der Aufwand zur Integration dieser Vorrichtungen ökonomisch
unangemessen.
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Die
Montage einer Baueinheit nach der ersten beschriebenen Bauart erfordert
einen hohen Zeitaufwand, da die in großer Anzahl auf dem Umfang verteilten
Schrauben etappenweise bis zum maximalen Montagedrehmoment festgezogen
werden müssen,
um ein ungleichmäßiges Verspannen
der Baueinheit zu verhindern. Zudem müssen Pausen eingehalten werden,
welche durch Setzvorgänge
der Schraubenverbindungen und das erforderliche Nachspannen bedingt
sind.
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Eine
Baueinheit nach der zweiten und dritten beschriebenen Bauart hat
durch die Integration der hydraulischen Vorrichtung zur Erzeugung
der Montagekraft eine deutlich größere Baulänge als der zur Erzeugung der
radialen Pressung erforderliche Konus. Durch die größere Baulänge bedingt
ist auch eine längere
Hohlwelle erforderlich, um den nötigen
Einbauraum bereit zu stellen. Die Masse und das Trägheitsmoment
der Anlage nehmen zu, wodurch sich in vielen Anwendungsfällen negative
Auswirkungen auf den Betrieb ergeben können.
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Die
Erfindung begegnet diesen Problemen dadurch, dass die Montagekraft
durch ein separates, vorzugsweise im wesentlichen ringförmiges und
einfach oder mehrfach geteiltes Werkzeug aufgebracht wird, welches
nur während
der Montage und Demontage an der Schrumpfscheibeneinheit oder an
der Hohlwelle befestigt wird. Aufgrund dieser Ausgestaltung ist
es möglich,
die eigentliche Schrumpfscheibeneinheit aus vergleichsweise einfachen
und damit preiswerten Bauteilen zu erstellen. Zudem wird so eine
Reduzierung von Baulänge,
Masse und Trägheitsmoment
der Wellenverbindung erreicht.
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Die
Schrumpfscheibeneinheit besteht aus einem dickwandigen, innenkonischen
Spannring, welcher durch die axiale Montagekraft des Werkzeuges auf
eine außenkonische,
zu dem Innenkonus im wesentlichen kongruente Fläche aufgeschoben wird. Diese
Fläche
kann ausgebildet sein durch einen Abschnitt der Hohlwelle oder durch
eine Spannhülse, welche
radial zwischen dem Spannring und der Außenfläche der Hohlwelle angeordnet
ist.
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Das
Kegelverhältnis
der konischen Flächen ist
vorzugsweise derart gewählt,
dass durch die Reibung in der Trennfuge zwischen den Flächen eine Selbsthemmung
gegen ein axiales Abrutschen des Spannringes von der konischen Außenfläche erreicht wird.
Um die daraus resultierenden axialen Haltekräfte bei der Montage und Demontage
des Spannringes zu verringern oder weitestgehend aufzuheben, wird die
Trennfuge während
der Montage oder Demontage vorzugsweise mit einer Druckflüssigkeit
beaufschlagt.
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Durch
die Zugspannungen im Spannring, welche durch das Aufweiten während der
Montage aufgebaut werden, ist der Spannring bestrebt, in Richtung
des kleineren Konusdurchmessers zu rutschen. Wird die Reibung zwischen
dem Spannring und der konischen Außenfläche durch das Einpressen von
Druckflüssigkeit
in die Trennfuge verringert oder aufgehoben, besteht die Gefahr,
dass der Spannring schlagartig von dem Konus abrutscht. Dieses stellt
aufgrund der frei werdenden hohen kinetischen Energie des Spannringes
eine große
Gefahr für
das Montagepersonal und für
andere Anlagenteile dar, falls keine zusätzlichen Sicherungselemente – wie beispielsweise
eine Wellenmutter – an
der Hohlwelle oder an der Spannhülse
montiert werden, um die axiale Bewegung des Spannringes zu begrenzen.
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Eine
Baueinheit, die die Forderung nach relativ kompakter Bauweise und
nach einem Aufbau aus vergleichsweise einfachen Komponenten erfüllt, ist
bereits durch
DE-8814666 bekannt.
Sie besteht aus einem innenkonischen Spannring und einer außenkonischen
Spannhülse,
welche bereits beim Hersteller mit Temperaturdifferenz gefügt werden.
Die Konusabmessungen der beiden Komponenten sind so bemessen, dass
der gefügte
Spannring nach dem Abkühlen
fest auf der Spannhülse
sitzt. Der Durchmesser der zylindrischen Bohrung der Spannhülse wird
dadurch derart verringert, dass dieser bei gleicher Bauteiltemperatur
kleiner ist als der Außendurchmesser
der Hohlwelle, auf die die Einheit aufgesetzt wird. Zur Montage
auf der Hohlwelle wird die gesamte Baueinheit erwärmt und
ohne spezielle Montagewerkzeuge auf die kalte Hohlwelle aufgesetzt.
Nach dem Abkühlen
sitzt sie fest auf der Hohlwelle auf und erzeugt die gewünschte radiale
Pressung.
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Beim
Fügen der
Baueinheit ist eine deutliche Temperaturdifferenz zu der Hohlwelle
erforderlich, wenn verhindert werden soll, dass sich die Spannhülse durch unbeabsichtigten
Wärmeverlust
schon vor Erreichen ihrer Endposition auf der Hohlwelle festsetzt.
Bei der Montage ist deshalb Eile und höchste Sorgfalt geboten, ein
fehlerhaftes Aufsetzen der Baueinheit erfordert die komplette Entfernung
der Baueinheit sowie die aufwendige Neumontage derselben. Zudem
ist das Anwärmen
solcher Baueinheiten speziell für
große
Wellendurchmesser sehr aufwendig, da es nach einer entsprechend
großen
und leistungsfähigen
Anwärmvorrichtung
verlangt, und da der Montagevorgang bedingt durch die lange Anwärmzeit sehr
lange dauert. Das hydraulische Verfahren, welches bei einer erfindungsgemäßen Schrumpfscheibeneinheit
angewendet wird, ist im Vergleich deutlich unkritischer und weniger
zeitintensiv.
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Zur
Demontage einer Baueinheit nach
DE-8814666 wird über eine
Bohrung im Spannring eine Druckflüssigkeit in die konische Trennfuge
gepresst, wodurch diese selbsttätig
von der Spannhülse
rutscht. Für
den Fall, dass das Einpressen der Druckflüssigkeit nicht zum selbsttätigen Lösen der Verbindung
führen
sollte, ist vorgesehen, über
eine zweite Bohrung und eine entsprechend ausgeformte Druckkammer
eine axiale Kraft zwischen Spannring und Spannhülse wirken zu lassen und so
die Verbindung zu lösen.
Eine Wegbegrenzung des sich lösenden
Spannringes ist dabei nicht vorgesehen.
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Aufgrund
der beschriebenen Gefahren, welche sich aus dem unkontrollierten
Abrutschen des Spannringes ergeben, ist diese technische Lösung in Bezug
auf ihre Demontage als riskant zu beurteilen.
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Die
Erfindung sieht deshalb vor, dass durch die Ausgestaltung von Werkzeug
und Spannhülse oder
Hohlwelle das Einpressen einer Druckflüssigkeit in die konische Trennfuge
nur dann möglich
ist, wenn das Werkzeug ordnungsgemäß montiert ist. Durch die weitere
Ausgestaltung des Werkzeuges wird die selbsttätige axiale Bewegung des Spannringes
eingeschränkt.
Vorzugsweise wird eine kontrollierte axiale Bewegung des Spannringes
auf der konischen Außenfläche bewirkt.
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Das
Montagewerkzeug wird formschlüssig und/oder
kraftschlüssig
mit der Spannhülse,
mit dem freien Ende der Hohlwelle oder mit dem Spannring verbunden.
Eine kraftschlüssige
Verbindung wird vorzugsweise durch Zugschrauben erreicht, die in die
Stirnseite von Spannhülse,
Hohlwelle oder Spannring eingeschraubt werden, und die das Werkzeug
gegen die jeweilige Komponente ziehen und dadurch an dieser sichern.
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Eine
formschlüssige
Verbindung wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass ein Absatz an
der Innenfläche
des Werkzeuges in eine umlaufende, radiale Nut in einer Außenfläche von
Spannhülse, Hohlwelle
oder Spannring eingreift.
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Die
Montagekraft wird vorzugsweise durch eine Anzahl von hydraulischen
Arbeitszylindern aufgebracht. Alternativ können aber auch Zugschrauben,
Druckschrauben, Keilmechanismen oder Hebelmechanismen oder deren
Kombinationen verwendet werden.
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Die
Axialbewegung des Spannringes auf der Spannhülse erfolgt, bis die vorgesehene
radiale Pressung der Hohlwelle auf die Vollwelle erreicht ist. Aufgrund
der Kraft-Weg-Verhältnisse,
weiche sich über
die konische Trennfuge ergeben, ist es möglich, die radiale Pressung
zwischen Hohlwelle und Vollwelle über den Verschiebeweg des Spannringes
oder über
die aufgebrachten Montagenkräfte
zu bestimmen.
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Die
Demontage der Schrumpfscheibeneinheit erfolgt, in dem der Spannring
in Richtung zum kleineren Durchmesser der konischen Trennfuge von Spannhülse und
Spannring auf der Spannhülse
verschoben wird. Bei geeigneter Bauart kann das Montagewerkzeug
auch als Demontagewerkzeug eingesetzt werden, alternativ kann ein
separates Demontagewerkzeug verwendet werden.
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Die
Selbsthemmung des Spannringes gegen ein Verschieben auf der konischen
Außenfläche gestattet
es, in bestimmten Anwendungsfällen
während des
Betriebes auf eine zusätzliche
axiale Sicherung zwischen Spannring und Hohlwelle oder Spannhülse zu verzichten.
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Bei
Anwendungsfällen,
in denen wegen zu erwartender Vibrationen erhöhte Anforderungen an die Funktionssicherheit
der Schrumpfscheibeneinheit gestellt werden, ist eine zusätzliche
axiale Sicherung des Spannringes auf der konischen Außenfläche vorzusehen.
Die Sicherung geschieht über
eine Anzahl von Elementen, welche vorzugsweise eine formschlüssige Verbindung
zwischen dem Spannring und der Hohlwelle oder der Spannhülse herstellen.
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Das
unkontrollierte Abrutschen des Spannringes bei Montage- und Demontagevorgängen und die
damit verbundenen Gefahren werden verhindert, indem der Druckanschluss
für das
Beaufschlagen der Trennfuge mit Drucköl derart ausgestaltet ist, dass
er nur durch ein Gegenstück
versorgt werden kann, welches unmittelbarer Teil des Montagewerkzeuges/Demontagewerkzeuges
ist; ein Anschluss über
Hydraulikverschraubungen oder ähnliches
ist nicht möglich.
Die weitere Ausgestaltung von Druckanschluss und Gegenstück erzwingt
die ordnungsgemäße Montage
des Werkzeuges, um die Abdichtung des Systems und damit den Druckaufbau
zu ermöglichen.
Durch diese Maßnahmen
ist sicher gestellt, dass der Spannring bei einem unkontrollierten
Abrutschen von der Spannhülse
durch das Werkzeug aufgefangen wird, so dass keine Gefahr für Personen oder
Material besteht. Die ordnungsgemäße Montage des Montagewerkzeuges
wird vorzugsweise dadurch erzwungen, dass eine Anzahl von Abschnitten des
Werkzeuges und der Spannhülse
oder der Hohlwelle nur bei ordnungsgemäßer Montage ineinander greifen.
Anderenfalls verhindert die Ausgestaltung dieser Abschnitte die
Montage des Werkzeuges völlig.
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Die
Ausführung
einer beschriebenen Schrumpfscheibeneinheit, bei der die konische
Außenfläche durch
einen Abschnitt der Hohlwelle ausgebildet wird, bietet sich speziell
für Neukonstruktionen
an; durch den Verzicht auf eine separate Spannhülse verringern sich der Fertigungs-
und der Montageaufwand und damit die Gesamtkosten bei der Anlagenerstellung.
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In
bestehenden Anlagen können
die bislang verwendeten Schrumpfscheibeneinheiten durch die beschriebene
Schrumpfscheibeneinheit mit Spannhülse ersetzt werden, da die
Anschlussmaße
identisch bleiben.
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Die
erfindungsgemäße Schrumpfscheibeneinheit
ist auch für
die reibschlüssige
Verbindung eines Nabenkörpers
mit einer Welle oder Achse verwendbar, die Wirkungsweisen und Ausbildungen sind
von der Hohlwelle direkt auf den Nabenkörper übertragbar.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
einer beschriebenen Schrumpfscheibeneinheit ist in 1 dargestellt:
Die
Spannhülse
(2) ist mit ihrer vorzugsweise zylindrischen Innenfläche (14)
auf der kongruenten Außenfläche (15)
der Hohlwelle (4) angeordnet. In die Hohlwelle (4)
ist die Vollwelle (3) eingesteckt, wobei die zylindrische
Innenfläche
(22) der Hohlwelle (4) an der kongruenten Außenfläche (23)
der Vollwelle (3) anliegt. Die Spannhülse (2) weist eine
konische Außenfläche (24)
auf, auf der sich die, mit einem dazu kongruenten Konus versehene
Innenfläche
(25) des Spannringes (1) abstützt. Der Ringkörper (7)
des Montagewerkzeugs weist vorzugsweise eine Anzahl von wenigstens
zwei radialen Teilungen auf und ist über einen, von der vorzugsweise
zylindrischen Innenfläche
(7d) nach radial einwärts
gerichteten Steg (7a) axial in einer Ringnut (2a)
der Spannhülse
(2) formschlüssig
befestigt.
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Die
axialen Montagekräfte
werden von einer Anzahl von Arbeitszylindern aufgebracht, welche
im wesentlichen aus Kolben (9) und Zylinderbohrungen (26)
mit Druckanschlüssen
(26a) bestehen. Die Zylinderbohrungen (26) sind
vorzugsweise unmittelbar in den Ringkörper (7) eingearbeitet.
Durch ein Beaufschlagen der Zylinderbohrungen (26) mit
Druckflüssigkeit üben die
Kolben (9) eine axiale Kraft auf die ihnen zugewandte Stirnseite
(1a) des Spannringes (1) auf, wodurch dieser axial
auf der Spannhülse
(2) verschoben wird.
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Die
Spannhülse
(2) weist vorzugsweise einen Absatz (2b) auf,
welcher einen geringeren Innendurchmesser hat als die zylindrische
Innenfläche (14).
Bei der Montage der Schrumpfscheibeneinheit wird die Spannhülse (2)
so weit auf die Hohlwelle (4) aufgeschoben, dass der Absatz
(2b) mit seiner Stirnfläche
(2c) an der Stirnfläche
(4a) des freien Endes der Hohlwelle (4) zur Anlage
kommt. Dadurch ist die Position der Spannhülse (2) auf der Hohlwelle
(4) festgelegt.
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Zur
Verringerung der benötigten
axialen Montage- und Demontagekräfte
ist vorzugsweise vorgesehen, der Trennfuge (27) zwischen
der konischen Innenfläche
(25) und der konischen Außenfläche (24) eine Druckflüssigkeit
zuzuführen.
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Die
Zuführung
der Druckflüssigkeit
zu der Trennfuge (27) geschieht über ein System von Bohrungen
(10a, 10b, 11, 12, 13),
welche vorzugsweise unmittelbar in den Ringkörper (7) und vorzugsweise unmittelbar
in die Spannhülse
(2) eingebracht sind. Eine Bohrung (11) ist vorzugsweise
als Sackloch ausgeführt
und derart angeordnet, dass sie von der zylindrischen Mantelfläche der
Ringnut (2a) radial zur Mittelachse der Spannhülse (2)
ausgerichtet ist. Eine als Sackloch ausgebildete Bohrung (13)
ist vorzugsweise derart angeordnet, dass sie von der konischen Außenfläche (24)
im wesentlichen radial zu der Mittelachse der Spannhülse (2)
weist. Eine im wesentlichen axial zu der Mittelachse der Spannhülse (2) ausgerichtete
Bohrung (12) verbindet die radiale Bohrung (11)
mit der radialen Bohrung (13). Die als Sackloch ausgeführte Bohrung
(12) beginnt auf der Stirnfläche (2d) der Spannhülse (2)
und ist an der Seite der Stirnfläche
(2d) vorzugsweise durch eine geeignete Verschraubung gegen
das Austreten von Druckflüssigkeit
abgedichtet. Eine Bohrung (10a) in dem Ringkörper (7)
ist als Sackloch ausgeführt,
und ist an dem Abschnitt (7a) so angeordnet, dass sie bei ordnungsgemäß angebautem
Montagewerkzeug vorzugsweise fluchtend zu der radialen Bohrung (11) ausgerichtet
ist. Die andere Bohrung (10b) ist als Sackloch ausgeführt und
ist im wesentlichen axial zu der Mittelachse des Ringkörpers (7)
angeordnet. Sie verbindet einen Druckanschluss (10c) an
der Stirnseite (7b) des Ringkörpers (7) mit der
Bohrung (10a). Ein Dichtelement (28) dichtet den
Abschnitt (7a) vorzugsweise radial gegen die Ringnut (2a)
ab an der Stelle, an der die Druckflüssigkeit von Bohrung (10a) zu
Bohrung (11) geleitet wird. Bei fertig montierter Schrumpfscheibeneinheit
und entferntem Werkzeug wird die Bohrung (11) mit einer
Abdeckung gegen das Eindringen von Verunreinigungen verschlossen.
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Die
ordnungsgemäße Montage
des Ringkörpers
(7) an der Spannhülse
(2) wird beispielsweise dadurch erzwungen, dass in die
zylindrische Innenfläche
(7d) des Ringkörpers
(7) ein zylindrischer Zapfen (5) eingeschrumpft
ist, welcher bei ordnungsgemäßer Montage
mit einem vorzugsweise halbkugeligen Ende in eine radiale Bohrung
(6) in einer vorzugsweise zylindrischen Außenfläche (2h)
der Spannhülse
(2) ragt. Die Spannhülse
(2) ist derart ausgestaltet, dass der Zapfen (5)
nirgendwo sonst als in der Bohrung (6) platziert werden
kann. Dadurch ist es nicht möglich,
den Ringkörper
(7) in einer anderen als der ordnungsgemäßen Lage
an der Spannhülse
(2) zu montieren. Der Innendurchmesser der Bohrung (6)
ist vorzugsweise nur geringfügig
größer als
der Außendurchmesser
des Zapfens (5), so dass ein durch die Montage bedingter,
winkliger Versatz zwischen den Bohrungen (10a, 11)
an der Übergabestelle
minimiert wird.
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Die
Spannhülse
(2) weist an ihrer Außenfläche (2h)
eine Anzahl von radialen Nuten (2i) auf. In diese werden
Sicherungselemente (29) eingesetzt, die mit Schrauben (30)
an der Spannhülse
(2) gesichert werden. Die Sicherungselemente (29)
bewirken die formschlüssige
Verbindung zwischen den radialen Nuten (2i) der Spannhülse (2)
und der Stirnseite (1a) des Spannringes (1) und
sichern so den Spannring (1) vor dem Abrutschen von der
Spannhülse
(2).
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Bei
der Montage der Schrumpfscheibeneinheit wird der Spannring (1)
bei mit Druckflüssigkeit beaufschlagter
Trennfuge (27) so wert axial auf die Spannhülse (2)
aufgeschoben, bis durch das radiale Aufweiten des Spannringes (1)
die festgelegte Pressung zwischen Hohlwelle (4) und Vollwelle
(3) erreicht ist. Dann wird der Flüssigkeitsdruck in der Trennfuge
(27) bis auf Atmosphärendruck
verringert, so dass die Außenfläche (24)
der Spannhülse
(2) und die Innenfläche
(25) des Spannringes (1) zur Anlage kommen. Die
Zugkräfte
im Spannring (1) bewirken jetzt den festen reibschlüssigen Sitz
des Spannringes (1) auf der Spannhülse (2).
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Nach
dem Ablassen des hydraulischen Druckes in der Trennfuge (27)
werden die Sicherungselemente (29) montiert und mit den
Schrauben (30) an der Spannhülse (2) befestigt.
Die Montage der Schrumpfscheibeneinheit ist damit abgeschlossen. Danach
wird der Druck in den Zylinderbohrungen (26) des Montagewerkzeuges
abgelassen, und das Montagewerkzeug wird von der Spannhülse (2)
entfernt. Die Wellenverbindung ist betriebsbereit.
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Die
Bauteilgeometrien und die Drücke
der Druckflüssigkeit
in der Trennfuge (27) sind vorzugsweise derart gewählt, dass
die axiale Reibwiderstandskraft in der Trennfuge (27) nach
dem Einpressen der Druckflüssigkeit
geringer ist als die axiale Kraft, die sich über den Winkel der konischen
Trennfuge (27) aus den radialen Kräften im Spannring (1) ergibt,
und die versucht, den Spannring (1) von der Spannhülse (2)
zu treiben. Auf diese Weise wird erreicht, dass durch das Einpressen
der Druckflüssigkeit
in die Trennfuge (27) eine selbsttätige axiale Bewegung des Spannringes
(1) auf der Außenfläche (24)
bewirkt wird, wodurch die Schrumpfscheibeneinheit gelöst wird.
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Der
Gefahr für
das Montagepersonal durch ein unkontrolliertes Abrutschen der Spannring
(1) wird dadurch vorgebeugt, dass eine Demontage der Schrumpfscheibeneinheit
ohne Anbau des Montagewerkzeuges an der Spannhülse (2) nicht erfolgen kann.
Vorzugsweise werden nach dem Anbau des Ringkörpers (7) an der Spannhülse (2)
die Kolben (9) an der Stirnseite (1a) der Spannring
(1) zur Anlage gebracht, und es wird in den Arbeitszylindern
ein Druck aufgebaut, der dem Druck bei der Montage der Schrumpfscheibeneinheit
entspricht. Dadurch wird verhindert, dass sich der Spannring (1)
beim folgenden Einpressen der Druckflüssigkeit in die Trennfuge (27)
axial auf der Spannhülse
(2) verschiebt. Nach dem Entfernen der Sicherungselemente
(29) wird durch langsames Ablassen von Druckflüssigkeit
aus den Arbeitszylindern der Spannring (1) kontrolliert
in Richtung des kleineren Konusdurchmessers axial verschoben bis
die Schrumpfscheibeneinheit gelöst ist.
Dabei ist sicherzustellen, dass der Druck der Druckflüssigkeit
in der Trennfuge (27) weitestgehend aufrecht erhalten wird,
um die axialen Verschiebekräfte
gering zu halten und um „Fresser" zwischen der Spannhülse (2)
und dem Spannring (1) zu verhindern, die sich sonst aufgrund
von zu starkem Kontakt der Oberflächen (24, 25)
bei gleichzeitiger Relativbewegung ergeben könnten.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
einer beschriebenen Schrumpfscheibeneinheit ist in 2 dargestellt:
Aufbau
und Funktion entsprechen im wesentlichen dem in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel,
im Unterschied dazu ist hier der Ringkörper (7) des Montagewerkzeugs über eine
formschlüssige
Verbindung an der Hohlwelle (4) befestigt.
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Die
Verbindung wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass ein radial umlaufender
Steg (7a) des Ringkörpers
(7) formschlüssig
in eine entsprechende Nut (4b) in der vorzugsweise zylindrischen
Außenfläche (15)
der Hohlwelle (4) eingreift.
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Die
axialen Montagekräfte
werden von einer Anzahl von Druckschrauben (8) aufgebracht,
welche in axial ausgerichteten Gewindebohrungen (7c) mit dem
Ringkörper
(7) verbunden sind. Die Gewindebohrungen (7c)
sind vorzugsweise unmittelbar in den Ringkörper (7) eingearbeitet.
Durch ein Einschrauben der Druckschrauben (8) in die Gewindebohrungen
(7c) wird eine axiale Kraft auf die ihnen zugewandte Stirnseite
(1a) des Spannringes (1) aufgebracht, wodurch
der Spannring (1) axial auf der Spannhülse (2) verschoben
wird.
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Die
radiale Bohrung (6) zur Aufnahme des Zapfens (5)
bei ordnungsgemäßer Montage
des Ringkörpers
(7) ist in die Außenfläche (15)
der Hohlwelle (4) eingebracht. Die Hohlwelle (4)
weist auf dem betreffenden axialen Abschnitt keine weiteren Ausschnitte
oder Vertiefungen auf, die den Zapfen (5) aufnehmen könnten und
dadurch einen Anbau des Montagewerkzeuges erlaubten.
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Die
Spannhülse
(2) liegt vorzugsweise mit ihrer Stirnseite (2e)
an einem Absatz (4c) der Hohlwelle (4) an und
ist dadurch axial auf der Hohlwelle (4) positioniert.
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Die
Bohrungen (11, 12, 13) für die Zuleitung von
Druckflüssigkeit
zur Trennfuge (27) sind – im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel
nach 1 – in die
Hohlwelle (4) eingebracht. Eine Bohrung (11) ist vorzugsweise
als Sackloch ausgeführt
und derart angeordnet, dass sie von der zylindrischen Mantelfläche der
Ringnut (4b) radial zur Mittelachse der Hohlwelle (4)
ausgerichtet ist. Eine weitere Bohrung (13) ist vorzugsweise
ebenfalls als Sackloch ausgeführt und
ist im wesentlichen radial von der Außenfläche (15) der Hohlwelle
(4) zu der Mittelachse der Hohlwelle (4) angeordnet.
Eine im wesentlichen axial zu dieser Mittelachse ausgerichtete Bohrung
(12) verbindet die radiale Bohrung (11) mit der
radialen Bohrung (13).
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Die
Spannhülse
(2) weist an ihrer zylindrischen Innenfläche (14)
vorzugsweise eine radiale Ringnut (31) auf, welche so angeordnet
ist, dass die Druckflüssigkeit
in montiertem Zustand der Spannhülse
(2) aus der Bohrung (13) in die Ringnut (31) eintreten
kann. Von der Ringnut (3i) führt eine Bohrung (32)
vorzugsweise radial zu der konischen Außenfläche (24) der Spannhülse (2),
so dass die Trennfuge (27) mit Druckflüssigkeit beaufschlagt werden
kann. Vorzugsweise ist in Richtung der Längserstreckung der Spannhülse (2)
beidseitig neben der Ringnut (31) jeweils wenigstens ein
radial umlaufendes Dichtelement (33a, 33b) angeordnet, welches
die Außenfläche (15)
der Hohlwelle (4) gegen die Innenfläche (14) der Spannhülse (2)
abdichtet. Auf diese Weise wird verhindert, dass die Druckflüssigkeit
durch die Trennfuge (34) zwischen Spannhülse (2)
und Hohlwelle (4) entweichen kann.
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Die
Bohrungen (10a, 10b), der Druckanschluss (10c)
und das Dichtelement (28) entsprechen in ihrer Anordnung
im Ringkörper
(7), in ihrer Ausführung
und Funktion vorzugsweise der Art, welche in dem Ausführüngsbeispiel
nach 1 dargestellt ist.
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Die
Montage und die Demontage der Schrumpfscheibeneinheit erfolgen wie
bei dem Ausführungsbeispiel
nach 1, mit der Ausnahme, dass die axialen Kräfte auf
den Spannring (1) von den Druckschrauben (8) und
nicht durch Hydraulikzylinder aufgebracht werden.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
einer beschriebenen Schrumpfscheibeneinheit ist in 3 dargestellt:
Aufbau
und Funktion entsprechen im wesentlichen dem in 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel.
Im Unterschied dazu wird hier die konische Außenfläche (24) von der Hohlwelle
(4) ausgebildet. Die Beaufschlagung der Trennfuge (27)
mit einer Druckflüssigkeit
geschieht auch hier über
ein System von Zuleitungen (11, 12, 13),
welche bei ordnungsgemäß angebautem
Montagewerkzeug mit der Bohrung (10a) des Ringkörpers (7)
verbunden sind. Nach erfolgter Montage wird der Spannring (1)
ebenfalls durch Sicherungselemente (29) formschlüssig axial
an der Hohlwelle (4) gesichert.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
einer beschriebenen Schrumpfscheibeneinheit ist in 4 dargestellt:
Aufbau
und Funktion entsprechen im wesentlichen dem in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel.
Im Unterschied dazu wird hier die Druckflüssigkeit für die Beaufschlagung der Trennfuge
(27) über
den Druckanschluss (35b) und die Längsbohrung (35a) einer
Einschraublanze (35) der radialen Bohrung (11) in
der Spannhülse
(2) zugeführt.
Die Einschraublanze (35) wird nach dem Anbau des Montagewerkzeuges
an die Spannhülse
(2) mit einem Außengewinde (35d)
in das Innengewinde (7e) einer, zu der Bohrung (11)
fluchtend angeordneten, im wesentlichen radialen Einbaubohrung (7g)
des Ringkörpers
(7) eingeschraubt. Dadurch wird ein außenkonischer Zapfen (35c)
der Einschraublanze (35) an der vorzugsweise kongruenten
Wandung (36a) einer konischen Bohrung (36) der
Spannhülse
(2) zur Anlage gebracht. Die konische Bohrung (36)
ist derart angeordnet, dass ihre Mittellinie im wesentlichen fluchtend
zu der Mittellinie der Bohrung (11) verläuft, und
dass sie eine Verbindung zu der Bohrung (11) aufweist.
Durch die Anlage des Zapfens (35c) an der Wandung (36a) wird
das System der Zuleitungen (35a, 11, 12, 13)
zu der Trennfuge (27) gegen die Umgebung der Schrumpfscheibeneinheit
abgedichtet. Zwei radiale Dichtelemente (37, 38)
bewirken eine zusätzliche
Abdichtung zwischen dem Zapfen (35c) und der Wandung (36a).
Das Drehmoment zum Einschrauben der Einschraublanze (35)
wird über
eine Anzahl Schlüsselflächen (35f)
eingeleitet.
-
Die
Einschraublanze (35) weist einen verjüngten Schaft (35e)
auf, welcher bei eventuellen Verformungen des montierten Ringkörpers (7)
unter der axialen Montagekraft des Werkzeuges elastische Biegungen
zulässt.
Dadurch, dass der maximale Außendurchmesser
des konischen Zapfens (35c) kleiner ist als der Innendurchmesser
des nicht mit einem Innengewinde versehenen Abschnittes (7f)
der radialen Einbaubohrung (7g), ist eine freie Beweglichkeit des
Zapfens (35c) relativ zu dem Ringkörper (7) möglich. Durch
diese Ausgestaltungen bleibt die Anlage des Zapfens (35c)
an der Wandung (36a) der Bohrung (36) bei im Betrieb
eventuell auftretenden Verformungen und/oder Verlagerungen des Ringkörpers (7)
gewährleistet,
so dass eine sichere Beaufschlagung der Trennfuge (27)
mit Druckflüssigkeit garantiert
ist.
-
Die
Einschraublanze (35) und die Einbaubohrung (7g)
sind zwischen zwei im Ringkörper
(7) nebeneinander liegenden Zylinderbohrungen (26) angeordnet.
Zur Vereinfachung sind in 4 eine Zylinderbohrung
(26) und ein Kolben (9) mit gestrichelten Linien
dargestellt.
-
Die
Sicherungselemente (29) sind derart ausgebildet und an
der Spannhülse
(2) angeordnet, dass sie nicht in den Raum hineinragen,
der während der
Montage der Schrumpfscheibeneinheit von den Kolben (9)
eingenommen wird.
-
Um
bei der Montage des Ringkörpers
(7) eine möglichst
genaue Positionierung der Einschraublanze (35) zu der konischen
Bohrung (36) zu erreichen, sind diese vorzugsweise annähernd in
der gleichen radialen Ebene angeordnet wie die der Zapfen (5)
und die zugehörige
Bohrung (6).
-
Die
Ringnut (2a) der Spannhülse
(2) weist auf ihrer, der Stirnseite (2d) zugewandten
Seite vorzugsweise eine außenkonische
Wandung (2f) auf. Die von der Stirnseite (2d)
abgewandte Wandung (2g) ist vorzugsweise als Ebene ausgeführt, die senkrecht
zu der Mittelachse der Spannhülse
(2) ausgerichtet ist. Der radial einwärts gerichtete Steg (7a) des
Ringkörpers
(7) weist Stirnflächen
(7h, 7i) auf, welche kongruent sind zu den Wandungen
(2f, 2g) der Ringnut (2a), an denen sie
bei ordnungsgemäß montiertem
Ringkörper
(7) vollflächig
anliegen. Diese Ausgestaltung von Ringnut (2a) und Steg
(7a) bewirkt eine Abstützung
des Ringkörpers
(7) durch die Spannhülse
(2), wodurch Verformungen des Ringkörpers (7) reduziert
werden, welche durch die axiale Montagekraft der Hydraulikzylinder
hervorgerufen werden.
-
Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
einer beschriebenen Schrumpfscheibeneinheit ist in 5 dargestellt:
Aufbau
und Funktion entsprechen im wesentlichen dem in 4 dargestellten
Ausführungsbeispiel.
Im Unterschied dazu wird hier die Druckflüssigkeit für die Beaufschlagung der Trennfuge
(27) über
eine vorzugsweise zylindrische Röhre
(40) der radialen Bohrung (11) in der Spannhülse (2)
zugeführt.
-
Die
Röhre (40)
ist an ihrem einen Ende druckdicht und dauerfest mit einem vorzugsweise
im wesentlichen kugeligen Körper
(39) verbunden, welcher die Röhre (40) radial umschließt, ihren
Leitungskanal (40a) aber frei lässt. Der kugelige Körper (39) kann
alternativ als Teil der Röhre
(40) ausgebildet sein und kann beispielsweise durch Stauchung
aus der Röhre
(40) geformt werden.
-
Nach
dem Anbau des Ringkörpers
(7) an der Spannhülse
(2) wird der kugelige Körper
(39) an der Wandung (36a) einer vorzugsweise konischen
Bohrung (36) in der Spannhülse (2) zur Anlage
gebracht. Die konische Bohrung (36) ist derart in der Spannhülse (2)
angeordnet, dass ihre Mittellinie im wesentlichen fluchtend zu der
Mittellinie der Bohrung (11) verläuft, und dass sie eine Verbindung
zu der Bohrung (11) aufweist.
-
Durch
das Einschrauben eines, mit einem Außengewinde (43c) versehenen,
Druckstückes
(43) in ein Innengewinde (7e) des Ringkörpers (7)
wird über
eine Druckhülse
(41) und vorzugsweise über eine
Druckfeder (42) eine Kraft auf den kugeligen Körper (39)
ausgeübt,
die ihn fest an die Wandung (36a) der Bohrung (36)
presst. Dieses Aufpressen bewirkt in der Kontaktzone von Wandung
(36a) und kugeligem Körper
(39) vorzugsweise eine elastische Verformung der Kontaktpartner,
wodurch eine Abdichtung zwischen diesen erreicht wird. Die Druckfeder
(42) bewirkt unter einem gewissen Längenausgleich das weitgehende
Aufrechterhalten der Kraft auf den kugeligen Körper (39), falls sich
der Ringkörper
(7) im Betrieb des Werkzeuges durch Verformungen oder Verlagerungen
relativ zu der Spannhülse (2)
bewegt.
-
Der
Außendurchmesser
des kugeligen Elementes (39) ist geringer als der Innendurchmesser des
nicht mit einem Gewinde versehenen Abschnittes (7f) der
Einbaubohrung (7g). Dadurch sind Relativbewegungen zwischen
dem kugeligen Element (39) und dem Ringkörper (7)
möglich,
ohne dass die Abdichtung zwischen dem kugeligen Körper (39)
und der konischen Bohrung (36) beeinflusst wird.
-
Das
Druckstück
(43) und die Druckhülse
(41) weisen Bohrungen (43b, 41a) auf,
durch welche die Röhre
(40) hindurch geführt
ist. Ebenso ist die Röhre (40)
durch die axiale Öffnung
der Druckfeder (42) hindurchgeführt.
-
Das
Drehmoment zum Einschrauben des Druckstückes (43) in das Innengewinde
(7e) wird über
eine Anzahl von Schlüsselflächen (43a)
in das Druckstück
(43) eingeleitet. Ebenso wie bei dem in 4 dargestellten
Ausführungsbeispiel
sind die Einbaubohrung (7g) und die aus Röhre (40),
Druckhülse
(41), Druckfeder (42) und Druckstück (43)
bestehende Baueinheit zwischen zwei im Ringkörper (7) nebeneinander
liegenden Zylinderbohrungen (26) angeordnet. Zur Vereinfachung
sind auch in 5 eine Zylinderbohrung (26)
und ein Kolben (9) mit gestrichelten Linien dargestellt.
Die Sicherungselemente (29) sind ebenso ausgebildet wie
in den Ausführungsbeispiel
nach 4 beschrieben.
-
Die
in den Ausführungsbeispielen
nach 4 und 5 dargestellten Zuleitungen
der Druckflüssigkeit
zu der radialen Bohrung (11) sind auch mit den Ausführungsbeispielen
nach 2 und 3 kombinierbar, bei denen der
Ringkörper
(7) des Montagewerkzeuges formschlüssig mit der Hohlwelle (4)
verbunden ist. Die konische Bohrung (36) ist dann in die
Hohlwelle (4) eingebracht.
-
- (1)
- Spannring
- (1a)
- Stirnseite
(von 1)
- (2)
- Spannhülse
- (2a)
- Ringnut
(in 2)
- (2b)
- Absatz
(von 2)
- (2c)
- Stirnseite
(von 2b)
- (2d)
- Stirnseite
(von 2)
- (2e)
- Stirnseite
(von 2)
- (2f)
- Wandung
(von 2a)
- (2g)
- Wandung
(von 2a)
- (2h)
- Außenfläche (von 2)
- (2i)
- radiale
Nut (in 2)
- (3)
- Vollwelle
- (4)
- Wohlwelle
- (4a)
- Stirnseite
(von 4)
- (4b)
- Ringnut
(in 4)
- (4c)
- Absatz
(von 4)
- (5)
- Zapfen/hervorstehender
Abschnitt
- (6)
- Bohrung/zurückstehender
Abschnitt
- (7)
- Ringkörper
- (7a)
- Steg
(von 7)
- (7b)
- Stirnseite
(von 7)
- (7c)
- Gewindebohrung
(in 7)
- (7d)
- Innenfläche (von 7)
- (7e)
- Innengewinde
(von 7g)
- (7f)
- nicht
mit Gewinde versehener Abschnitt (von 7g)
- (7g)
- Einbaubohrung
(in 7)
- (7h)
- Stirnfläche (von 7a)
- (7i)
- Stirnfläche (von 7a)
- (8)
- Druckschraube
- (9)
- Kolben
- (10a)
- Bohrung
(in 7)
- (10b)
- Bohrung
(in 7)
- (10c)
- Druckanschluss
(in 7)
- (11)
- radiale
Bohrung
- (12)
- axiale
Bohrung
- (13)
- radiale
Bohrung
- (14)
- Innenfläche (von 2)
- (15)
- Außenfläche (von 4)
- (16)
- –
- (17)
- –
- (18)
- –
- (19)
- –
- (20)
- –
- (21)
- –
- (22)
- Innenfläche (von 4)
- (23)
- Außenfläche (von 3)
- (24)
- konische
Außenfläche (von 2/von 4)
- (25)
- konische
Innenfläche
(von 1)
- (26)
- Zylinderbohrung,
Bohrung
- (26a)
- Druckanschluß
- (27)
- Trennfuge
- (28)
- Dichtelement
- (29)
- Sicherungselement
- (30)
- Schraube
- (31)
- Ringkanal
(in 2)
- (32)
- Bohrung
(in 2)
- (33a)
- Dichtelement
- (33b)
- Dichtelement
- (34)
- Trennfuge
- (35)
- Einschraublanze
- (35a)
- Längsbohrung
(in 35)
- (35b)
- Druckanschluss
(von 35)
- (35c)
- konischer
Zapfen (von 35)
- (35d)
- Außengewinde
(von 35)
- (35e)
- verjüngter Schaft
(von 35)
- (35f)
- Schlüsselfläche (von 35)
- (36)
- konische
Bohrung
- (36a)
- Wandung
(von 36)
- (37)
- Dichtelement
- (38)
- Dichtelement
- (39)
- kugeliges
Element
- (40)
- Röhre
- (40a)
- Leitungskanal
(von 40)
- (41)
- Druckhülse
- (41a)
- Bohrung
(in 41)
- (42)
- Druckfeder
- (43)
- Druckstück
- (43a)
- Schlüsselflächen (von 43)
- (43b)
- Bohrung
(in 43)
- (43c)
- Außengewinde
(von 43)