DE1465502A1 - Steuervorrichtung fuer elektrische Unterbrecher mit Energiespeicher - Google Patents

Description

Osnabrück, den 17.JuIi 1964

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Etablissements Merlin & Gerin, Soolete Anonyme Rue Henri Tarze, Grenoble, Isere* Frankreich

Steuervorrichtung für elektrische Unterbrecher mit Energiespeicher

Die Erfindung betrifft Steuervorrichtungen für elektrische Unterbrecher mit Energiespeicher, der auf eine, eine Drehbewegung steuernde Welle einwirkt, wobei die beweglichen Teile der Vorrichtungen in den Ruhelagen mittels einer Trommel und eines verlängerten Bauteils verriegelt sind, das um den Umfang der Trommel mindestens über eine Winkelstrecke von etwa 18O geführt ist.

Die Erfindung bezweckt eine Steuervorrichtung mit unempfind-

CO t

Hohem Aufbau und einer verringerten Anzahl an Bauelementen zu schaffen, die nur wenig Raum beansprucht und mit großer

■*>. Sicherheit arbeitet. ο

Die Steuervorrichtung nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch Mittel, die die Trommel und ein äußeres Ende des verlängerten Bauelementes derart miteinander verbinden, daß ,

.sich in letzterem eine Zugspannung ausbildet, die ein Blockieren der Trommel gegenüber dem verlängerten Bauelement herbeiführt.

Unter Ausnutzung der Reibung eines verlängerten Bauelementes auf einer Trommel, es handelt sich dabei um die bei einem Haltetau, eines Schiffes allgemein bekannte Erscheinung, ist es erfindungsgemäß einerseits ermöglicht, während des Ablaufs und in mit sehr hoher Genauigkeit bestimmten Lagen die durch den Energiespeicher in Drehbewegung versetzten Bauelemente, dessen kinetische Energie allgemein recht hoch ist, schnell zu blockieren, sowie andererseits mit einer geringstmöglichen Anzahl Bauelemente, die nur wenig Raum beanspruchen, ermöglicht eine sehr große Untersetzung zwischen der Widerstandskraft und der erforderlichen Energie zum Steuern des Anhaltens in eine Ruhelage zu erzielen. Auf diese Weise braucht das bewegliche Teil der Steuervorrichtung nicht bezüglich des beweglichen Bauelementes des Unterbrechers ausgerückt zu werden, wenn letzterer eine seiner Ruhelagen (verschlußlage - Öffnungslage) erreicht hat.

ßrfindungsgemäß wird ferner der Vorteil erzielt, daß zum Kuppeln in den verschiedenen Ruhelagen, und zwar insbesondere in der Öffnungs- und der Verschlußlage des Unterbrechers, die gleichen Bauelemente der Steuervorrichtung verwendet werden, wobei lediglich die KuflcLungs- bzw. Verriegelungshebel in einer der Anzahl der Ruhelagen entsprechenden Zahl vorgesehen sein müssen.

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Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Steuervvorrichtung,

Fig. 2 Ansichten des die Kurbel der gesteuerten Vorrichtung

steuernden Nocken in dem eingerückten bzw. dem ausgerückten Zustand entsprechenden Lagen,

Fig. 4 eine Ansicht des Energiespeichers,

Fig. 5 eine Ansicht des Blockierungs- und des Verriegelungsmechanismus,

Fig. 6 Ansichten verschiedener Ausführungsformen des Blockiebis 12

rungsmechanismus,

Fig. 13 ein Einzelteil der Blockierungsvorrichtung nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform, ■

Fig. 14 einen Schnitt nach der Linie XIV-XIV in Fig. 13, zur Veranschaulichung eines Einzelteils der Vorrichtung im vergrößerten Maßstab.

In Fig. 1 bis 5 ist mit 14 das Gehäuse der Steuervorrichtung wiedergegeben, in dessen Innerem sich eine Steuerwelle 12 drehen kann. Im Inneren des Gehäuses It ist ein Gehäuse 13 drehbar angeordnet, das den Energiespeicher enthält, der durch eine Spiralfeder 14 gebildet wird. Ein lade dieser Spiralfeder ist bei 15 am Gehäuse 13, und das andere Ende der Spiralfeder bei 16 an der Welle 12 befestigt. Vermittels einer Kurbel 1? kaum die Feder 14 über ein Ritzel 18 und einen mit dem Gehäuse 13 verbundenen Zahnkranz 19 gespannt werden. Eine unter Wirkung

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der Feder 21 stehende und mit dem Zahnkranz 19 zusammenarbeitende Sperrklinke 20 verhindert die Rückkehrbewegung des Gehäuses 1j5. Mit der Welle 12 ist eine Trommel 22 fest verbunden, die eine trapezförmige, um den Umfang herum geführte Ausnehmung 23 aufweist. Mit der Welle 12 ist ebenfalls ein Nocken 24 verbunden. Eine an einem gekröpften Hebel 26 angeordnete Rolle 25 steuert über die Ausgangswelle 27 das bewegliche Bauteil der gesteuerten Vorrichtung, die hier als ein nicht dargestellter Unterbrecher angenommen

" sei.

Ein durch drei metallische Bauelemente 28,29,30 gebildetes, verlängertes Bauteil entspricht in seiner From einem Kreisbogen, weist einen trapezförmigen Querschnitt auf und ist in die Ausnehmung 23 eingesetzt. Die verschiedenen Elemente sind miteinander mittels Kupplungsteilen 31*32 verbunden. Das freie Ende des ersten Elementes 28 ist elastisch an dem Gehäuse 11 _v über eine Stange 33 befestigt, die bei 34 gelenkig an dem Element 28 befestigt ist. Eine Druckfeder 35 stützt sich an ihrem unteren Ende auf der Stange 33 einerseits und an einem ortsfesten Teil 36 des Gehäuses 11 andererseits ab. Die Feder 35 kann auch durch eine Dämpfungsvorrichtung, z.B. einen Silentblock, ersetzt werden. Das Element 30 trägt zwei Kupplungsnasen 37*38, die mit fo einer Sperrklinke 39 in Eingriff kommen können, die drehbar auf

-* einem Exzenter 40 angeordnet ist, dessen Winkellage durch einen » m

^ Flügel 41 bestimmt wird. Das äußere Ende 42 des Flügels kann

^ hinter Nasen der Steuerhebel 43,44 zum Aus- b»w. Einrücken eingreifen. Die Sperrklinke ^9 durchgreift eine öffnung der Trommel 22 derart, daß ihr eine Drehbewegung vermittelt wird.

Eine Zugfeder 45, deren eines ,äußeres Ende 46 an der Trommel 22 befestigt ist, wirkt auf den Flügel 41 ein.

Die hier beschriebene Steuervorrichtung arbeitet in der folgenden Weise: Durch Drehen der Kurbel 17 in Richtung des Pfeils P^ wird das Gehäuse 1j3 zum Spannen der Feder 14 in Drehbewegung versetzt. Dies kann unabhängig von der Arbeitsweise des restlichen Teils der Vorrichtung, z.B. automatisch nach jedem Einrücken, geschehen._{v ;}

Unter der Einwirkung der durch die Feder 14 ausgeübten Kraft ist die Welle 12 und somit die Trommel 22 und der Nocken 24 immer in der Richtung des Pfeils Fg zur Bewegung vorgespannt. Wenn sich jedoch die Bauelemente in .den in den Fig. 1,2 und 5 wiedergegebenen Lagen befinden,(der Unterbrecher befindet sich in Verschlußlage oder eingerückter Lage) wird die Trommel 22 durch die Segmente 28,29,50 blockierte, die durch die Sperrklinke ~p9 gehalten werden, welche hinter der Nase J8 in Eingriff ist und duroh die Trommel 22 in Richtung des Pfeils F₀ für eine Bewegung gespannt ist. Dieses automatische Blockieren wird durch Anwenden der Reibungskräfte zwischen den Segmenten und der Trommel in der Weise erreicht, wis es bei dem Haltetau ο eines Schiffes der Fall ist, wodurch, eine erhebliche Unter-

setzung der Krafteinwirkung er^ielbar ist. Es ist bekaofc, daß ij die Reibungskräfte eines Strickes oder Treibriemens, der auf

t*> einem Zylinder aufgewickelt 1st, dazu führen, daß die Zug- -* spannung verringert wird, der der Strick unterworfen ist, und

■ · ■ ■ . j. .. zwar in Abhängigkeit davon, wie weit dieser Strick auf dem

Zylinder aufgewickelt;, ist.

Um somit eine auf den Strick ausgeübte Zugspannung T zu kompensieren, hat man lediglich eine Zugspannung t = __ auf das freie Strickende auszuüben, wobei <£ der Aufwickel-

;| winkel und f der Reibungskoeffizient ist.

Der Unterbrecher wird in der Verschlußlage durch die Rolle 25 *_ts gehalten, die sich auf einem Teil des Nockens 24 abstützt, der vorzugsweise . einen Kreisbogen bildet, dessen Mittelpunkt mit

■ dem Drehmittelpunkt derart zusammenfällt, daß jede Reaktionskraft des beweglichen Bauteils des Unterbrechers"auf den Nocken vermieden ist, die den letzteren zu drehen sucht.

Um das Ausrücken und öffnen des Unterbrechers zu bewirken, ist es ausreichend, daß der Nocken 24 eine geringfügige Drehung in Richtung des Pfeils Fp (die Welle 12 dreht sich immer in der gleichen Richtung) derart ausführt, daß die Rolle 25, die unter der durch die nicht dargestellte Ausrückfeder des Unteiforechers

t ausgeübten Krafteinwirkung steht, an das äußere Ende des Nocken-" in

profils gelangt und sich frei/dTe in Fig. 3 dargestellte Lage bewegen kann.

Um diese Drehbewegung zu ermöglichen, wird.der Ausrückhebel 4^> angehoben, wodurch der Flügel 4t ausgelöst wird, der sich unter • der .Einwirkung d§r Feder 45 in Richtung des Pfeils F₂ dreht, bis ier durch die Nase des Hebel 44 festgehalten wird. Während dieser Bewegung des Flügels 41 dreht sich der Exzenter 40 über den gleichen Winkel wie der Flügel, so daß sich die Sperrklinke 39 von

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der Nase 58 zurückzieht. Zu diesem Zeitpunkt stehen die Elemente 28,29 und 50 nicht mehr unter Längsspannung und die Reibungswirkung auf der Trommel hört auf; sie kann sich weiterbewegen. Sobald die Sperrklinke 59, die durch die Trommel 22 in Drehbewegung versetzt wird, sich in etwa in der gleichen Lage relativ zu dem Flügel 41 befindet, wie er sie in Fig. 5 einnimmt, wird die Sperrklinke wiederum nach außen bewegt und kommt diesmal hinter dem Kupplungsteil 57 in Eingriff, wodurch die Elemente 28,29,50 plötzlich einer Zugspannung unterworfen werden. Hierdurch ergibt sich, daß die Trommel wiederum plötzlich blockiert wird, und zwar in einer genau festgelegten Lage, wobei die Feder 55 die kinetische Energie der sich drehenden Massen aufgenommen hat. Der Unterbrecher ist somit ausgerückt, und der Hebel 26, die Rolle 25 und der Nocken 24 befinden sich in der in der Fig. 5 wiedergegebenen Lage.

Dem Hebel 26 ist eine abgekröpfte Form vermittelt worden, und die verschiedenen Bauelemente sind dergestalt angeordnet, daß die Drehmittelpunkte des Nockens 24 , der Rolle 25 und des Hebels 26 sich in der ausgerückten Lage des Unterbrechers angenähert auf einer Linie befinden. Das ermöglicht es, die Welle 12 in das Innere der Kröpfung des Hebels 26 einzuführen, wodurch ein großer Betätigungswinkel für diesen erziehlt wird.

Um ein Einrücken des Unterbrechers herbeizuführen, erfolgt eine analoge Arbeitsweise, wie sie weiter oben beschrieben ist, und zwar wird der Hebel 44 angehoben, wodurch der Flügel

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41 freigegeben wird, der bei seinem Drehen zu einem Entriegeln der Sperrklinke 39 bezüglich des Kupplungsteils 37 führt. Dadurch kann sich die Trommel 22 auf der Welle 12 und der Nocken 24 in Richtung des Pfeils Fp bewegen. Bei ■ dem Drehen führt die geneigte Fläche B des Nockens 24 dazu, ; daß sich die Rolle 25 von dem Drehmittelpunkt des Nockens

entfernt, wodurch dem Hebel 26 eine Drehbewegung in Richtung des Pfeils Fp vermittelt wird, die ein Einrücken des Unter- ^ brechers bewirkt. Wenn die Rolle 25 und der Nocken 24 in der in der Fig. 2 wiedergegebenen Lage angekommen sind, ist der Flügel 41 bereits hinter der Nase des Hebels 43 in Eingriff gekommen, wodurch die Sperrklinke 39 hervortritt, bevor sich ihr äußeres Ende der Nase 38 nähert. Nach dem Eingriff werden die Elegsnte 28, 29, 30 festgehalten und blockieren' die Trommel 22, wobei die Dämpfungsfeder 35 die kinetische Energie der sich drehenden Massen aufnimmt.

ν Es ist festzustellen, daß mit Ausnahme lediglich der Hebel und 44 alle anderen Teile der Kupplungsvorrichtung auch dazu verwendet werden, die Vorrichtung in der "geschlossenen" und der "geöffneten" Lage zu halten.

Es ist ersichtlich, daß die Elemente 28,29,30 auch in anderer Weise als durch den beschriebenen Mechnismus unter Spannung gesetzt werden können. So kann man z.B. zum gegebenen Zeitpunkt auch auf das freie Ende der Kette der Elemente einen radialen Druck ausüben, wobei die Abhängigkeit zwischen dem Umfang der

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Trommel 22 und diesem Teil des Elementes das unter Spannung setzen bewirkt. Andererseits können Mittel vorgesehen sein, die es ermöglichen eine progressive Zugkraft derart auszuüben, daß vor dem Biookieren ein Gleiten der Trommel und der Bau-' elemente gegeneinander erfolgt, d.h. vor dem Blockieren ein Abbremsen stattfindet. In diesem Fall kann das gegenüberliegende Ende der Kette starr befestigt sein.

Es gibt mehrere Möglichkeiten die Untersetzung zu vergrößern, die mittels der Trommel erreicht wird, dLe mit einem um den Umfang derselben geführten Organ zusammenwirkt. So kann man insbesondere den Aufwickelwinkel oder den Reibungskoeffizienten (vorsehen von schrägen Oberflächen) vergrößern. So kann z.B. das verlängerte Bauelement (Fig. 6) in Form eines trapezförmigen Riemens 46 ausgebildet werden, der einstückig aus Metall oder einem anderen starren Kunststoff gefertigt ist. Der Riemen ist in einer ebenfalls trapezförmig ausgeführten Ausnehmung der Trommel 22 angeordnet und kann gegebenenfalls Querschnittsverringerungen aufweisen, wodurch er eine gewisse Geschmeidigkeit erhält.

In der Fig. 7 ist der Riemen 47 aus Metall oder Kunststoff einstückig ausgeführt und nimmt in seiner Breite ab, so daß er spiralförmig mehrmals in der Ausnehmung der Trommel 22 aufgewickelt sein kann. Hierdurch kann man stark vergrößerte Aufwickelwinkel <C erzielen, wodurch sich große Verhältnisse zwischen den Spannungen t und T erzielen lassen.

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Zwecks Vergrößern des Aufwickelwinkels 06 kann man ferner (Fig. 8) mehrere Aufwickelwindungen mit konzentrischen Riemen 48 rechtwinkligen Profils und sich verringernder Breite verwirklichen, oder (Fig. 9) Bauelemente 49 mit für jede Windung diskontinuierlich verringerter Breite verwenden. Hierbei ist jeder Abschnitt konstanter Breite in einer Ausnehmung entsprechender Abmessungen angeordnet.

t- Bei den Anordnungen nach Fig. 7,8 und 9 nehmen die Querschnitte

der Riemen bzw. Organe in Abhängigkeit von der sich verringernden Innenspannung ab. In dem Fall gemäß Fig. 7 kann man in gleicher Weise Riemen oder Ketten vorsehen, deren Breite stufenweise abnimmt.

Die Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die Trommel 22 und das verlängerte Bauelement 28 gezahnte Form derart aufweisen, daß beide längs geneigter Ebenen 50 zwecks Erhöhen der Reibungskräfte zusammenarbeiten.

Fig. 11 und 12 veranschaulichen eineAusführungsform , bei der eine Kette 51 mehrmals in zylindrischen und konzentrischen Ausnehmungen 52 der Trommel 22 aufgewickelt ist. Die Kupplungsteile 53 sichern Verbindungen zwischen den Bauelementen der Kette t, die in verschiednenen Etagen verläuft.

Es ist in gleicher Weise möglich, das verlängerte Bauteil 28 nicht außen sondern in Innern am Umfang der Trommel 22 anzuordnen. Ein Beispiel für diese Ausführungsform ist in den Fig. 13 und

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wiedergegeben.

Die Trommel 22A in Form eines Rings ist beweglich auf der Welle 12 angeordnet, und die Drehung derselben wird durch die Stange 3JA begrenzt, die bei 54 an einem Vorsprung 55 der Trommel 22A drehbar angelenkt ist. Das äußere untere Ende der Stange 5¹J- ist wie bei„ der oben beschriebenen Ausführungsform vermittels einer Dämpfungsanordnung 55 befestigt, die hier durch eine Feder dargestellt ist, welche sich andern festen Teil 56 abstützt. Eine Scheibe 56 mit Antriebszapfen 57 ist auf der Welle 12 befestigt und der Zapfen 57 stützt sich an einem äußeren Ende mehreKc Bauelemente ab, die in Form von Kreisbögen 58,59*60 vorgesehen, sind. Das gegenüberliegende äußere Ende dieser Reihe Bauelemente berührt die Sperrklinke 39A, die drehbar auf dem Exzenter 40A des Flügels 41A in der oben beschriebenen Weise angeordnet ist. Ein äußeres Ende der Rückzugsfeder 45A ist bei 61 an der Scheibe 56 befestigt. • Die Trommel 22A weist zwei Nasen 62,65 auf, die dazu dienen, mit der Sperrklinke 59A in Eingriff zu kommen. Die Elemente 58, 59,60 stützen-sich gegeneinander ab, ohne daß hier Kupplungsteile erforderlich sind. Sie weisen z.B. einen trapezförmigen Querschnitt auf, so daß sie eng angepaßt an den Wänden einer trapezförmigen Ausnehmung der Trommel 22A (siehe Fig. 14) anliegen können.

Es ist ersichtlich, daß das Anheben des Hebels 45 (oder 44) zu einem Drehen des Flügels 41A führt, ein Auslösen der Sperrklinke 59A und ein Drehen der Welle 12, der Scheibe 56, sowie der Elemente 58,59,60 bewirkt, die durch den Zapfen 57 und durch die Sperrklinke 39A angetrieben werden.

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Das Einkuppeln des Flügels 41 A führt in der oben beschriebenen Weise zu einem Ausrücken der Sperrklinke Jßk, die hinter der einen oder der anderen Nase 62,6^ in Eingriff kommt, wodurch ein Zusammendrücken der Elemente 58,59*60 und das Blockieren der Trommel 22A herbeigeführt wird.

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Claims (1)

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   1« Btarchtmig für alaktriftefea IIatarferaahar »it •lnap ttsrgiaspaisl**, dar auf als** «In· Drehbewegung ataaarate «·11· alBMlrkt« wpbel dia bmteUotaM Tell· dar Torrlohtmie Ia 4·» luhelafti Mitt·!.· ttmr Ti¹O-ti un4 •IBM ντ1*φτ%*& BMittll« r«rrl«g*lt sind« d*s im te fan« 4«r Tro—■! Ober «In· Wlnk*l««r*ok· von ei»!··*·*· 16O° let, gßkmmmi^mmt durch Kitt·!, dl· 41· Tr«ti

   und ·1η iuA«r·· Bad· 4*· verltoftrt·» finMlMMSt·· derart wlt»1mmii»r verblutet, tei »loh in !•tat·!*« «Int Zugspannung » dl« ·1η Blo«kl«r«s ter trommX g«g*nübw te«

   S. st«u*rTorrlahtuns BMn Aiuprueb 1« d«dur«h gtkean-MlotaMtt, teS te» T»rl»ng*rt· Bauteil 1» Imrnvn ter T i ang«oria»t ist«

   3« St«utrrorrlahtun8 naet* Anspruoh 1, dwturoh g«k«nii-Mlehmt, tei> »la Nitt·! «in· SparriOlnk· τοτ«···ί)·ιι let, dia dureh «In· Öffnung in ter Tro—1 hinturenbatfaglloli let.

   4« 8t«u«nrarrlaatung «aih Anspruch 1» dadurch g*fcaxmsalohnat* teJ Jmm mim laßara tote te« wrlBaeartaii Baut·!!· •la«tlsch an d·* Oanliiaa dar 8t««*rverrlohtun» nlttala ainar Da«pfung«T*rnohtunc b«f«ttlgt let, weloh· dia ktaatisafca mar» gl· ter bavagüehfsn Teil· nach llaoklaran das varlliigtrtaa Bautaila auf dar Traeeel aufnl—1>

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   5. Steuervorrichtung amoh Anspruch 2# dadurch gekeanselchnet, daß ausrückbar angeordnete Kupnlunga- bsw· Riegelbabel alt ainaii FlUgeX Im Eingriff koaann können, dar star Ausführung alnar gemeinsamen Drehbewegung »it dar Trommel auf daran Ach·· angeordnet 1st und alt; dar Tail elastisch verbunden i»t, wob·! aia alt daa riOgaX faat varbuad«n«r &u(aatar daa dadrlngan dar Sp»rrklink· hlntar Kaaaa htm. Anaohlagan daa varllngartaa BautalX· atauart·

   6« Steuervorrichtung nach Anapruch 1» dadurch gakt »•ichmt, daß daa Bauteil au* Matallaagaantan beateht, dia miteinander gelenkig verbunden und ua dan Amäanuafanag dar Troaaal geführt sind.

   Steiiervorrichtung nach Anapruoh 1« dadurch

   »eichnet, daß daa verlängerte Bauteil einen Reibbelag aufweist.

   8. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gelcenaseiohnet, d*£ daa verllngerte Bauteil aus alnar Kette gebildet ist,

   9· Steuerverrichtung naoh Anspruch 1, dadurch gekemueiohaat_f daß das verllngerte BautalX In aahreran tlbereinanderliegendea oder aabanalnandar angeordneten Windungen auf daa Ua-

   _t fang dar Troaaal aufgewickelt let*

   10. Steuervorrichtung naoh Aaapruoh 1» dadurch gekenaselohnet, daJ daa verlängerte Bauteil la V-For« geneigte Seiteafllonaa aufweist« dia la alae üafengssiisnehsning dar al •lagralfaa.

   11· steuvrchtung nach Anspruch 1, daduroh gekeaiiseiohnet, daJ d»· verlängerte Bauteil «in« sieh derart ■?·*· rinsernde Dick· aufwallt, daft «s epirelföreig «ehreela la •la· UEXaafaausnehsuttg der Ti or—■! auf - wiokelbar 1st·

   18· Steuervorrichtung nach Anepruoh 6, dadurch gekenn-

   Br«lt«n t>«st«ht, wob*l J*4*e di«s«r ein·« T»H «ln«r umfang—u«n»himng aw Trci—■! «it

   SWuervorriahtune naoh Aaapruoh 1, dadurch »•lohnet, das da« y«rllnc«rt· Bauteil und dl· Troaeel la e·- n*igt«n Sb«n·» xu«lnand«r unter Ausbildung ineinandergreifender Zinn· angeordnet sind*

   14* Steuenrorriohtune amen Anspruch 2* daduroh net, das das verlängerte Beuteil aus «iner fUilh· von N«talle«gaenten beateht, dl· un den inneren Umfengüer Troeeel geführt ist» wobei dl· Troinl la For» «la·· Ringe «lestlseh aa OstOtas· der Vorrichtung befeetigt 1st« wobei dl· 8«ga»nte durch «in« ateuerwelle la Drehbewegung fcer««txt werden und/Mittel vorgeeehttu ist« .· co die ein tutor«· Sad· der Segwente so aoetatst, dafl dl· Segeente

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