DE1575639C3 - Walze und Verfahren zum Herstellen derselben - Google Patents

Walze und Verfahren zum Herstellen derselben

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    • Y10S165/16—Concentric shells define annular flow space
    • Y10S165/161—Concentric shells define annular flow space with means defining particular flow path, e.g. baffle

Description

Die Erfindung betrifft eine Walze, besehend aus einem dünnen Außenmantel und einem innenmantel sowie einem :■ wischen diesen Mänteln vorhanden Ringraum, der an einen Zu- und einen Ablauf für ein gasförmiges oder flüssiges Medium anschließbar und mit einer Rippe zum Führen des Mediumstromes durch diesen Ringraum versehen ist, sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Walze.
Durch die GB-PS 1 012 883 ist eine Walze mit einem Außenmantel und einem Innenmantel sowie einem zwischen diesen Mänteln vorhandener Ringraum bekannt, der an einen Zu- und an einen Ablauf für ein Heizmedium anschließbar und mit einer Vielzahl von Rippen zum Führen des Mediumstromes durch diesen Ringraum versehen ist. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß die Rippen zur Bildung von labyrinthariigen Durchgängen parallel zur Längsachse der Walze verlaufend angebracht und mit dem Innenmantel verschweißt oder verschraubt sind. Zumindest eine der beiden Stirnwände der Walze ist mit dem Außenmantel verschweißt. Mithin ist das Austauschen des Außenmantels nicht ohne weiteres möglich. Zumindest besteht die Nolwendigkeit, zunächst Schweißverbindungen zu löscn-und wieder herzustellen.
Ferner ist durch die DT-AS 1 178 201 eine heiz- oder kühlbare Walze für Kalander- oder Walzwerke bekannt, die einen mit hohlen Lagerzapfen versehenen Hohlzylinder aufweist, in welchem eine Hülse koaxial angeordnet ist, die zwischen ihrer Außen- und der Zylinder-lnncnwand mehrere Kanäle für einen flüssigen Wärmeträger bildet. Bei dieser Ausführung kann der den Außenmantel darstellende Hohlzylinder nicht entfernt werden, ohne zunächst die Achszapfen zu demontieren. Dies ist mit einem erheblichen Arbeitsaufwand verbunden. Zudem ist es erforderlich, zur Erzielung einer koaxialen Anordnung eines AußenmanieK zudem durch die vorerwähnte Hülse gebildeten Innenmantel den Außenmaniel zu bearbeiten.
Schließlich ist durch die I)T-PS 9ri7 r>4() eine Walze
h5 bekannt, deren Mantel auf einer durchgehenden Welle mittels zweier Tragflansohe gehalten ist. Dabei weist der Außenmantel eine sehr große Wandstärke auf. Diese Anführung ist außerordentlich aufwendig, und zwar
1 57δ
sowohl hinsichtlich der Herstellung der Walze bzw. des äußeren Mantels als auch in bezug auf die aufzubringende Wärme. Es ist zwar möglich, den Mantel der Walze auszuwechseln. Da dieser Mantel jedoch — abgesehen von der Welle — praktisch den gesamten Wal· zenkörper darstellt, bedeutet ein Austauschen des Mantels praktisch auch einen Austausch nahezu der gesamten Walze.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Walze der eingangs beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, daß das Austauschen des Außenmantels möglich ist, ohne daß dazu eine Bearbeitung desselben oder anderer Teile erforderlich ist. Dabei soll trotz dieser angestrebten leichten Austauschbarkeit eine bestmögliche Wärmeübertragung stattfinden.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß der Innenmantel außenseitig mit einer Tragschicht versehen ist, in welche die hochkant gestellte, schraubenlinienförmig gebogene Leitrippe mit ihrer inneren Kante eingreift, wobei die Leitrippe und/oder die Tragschicht aus etwas federndem Material besteht und die Leitrippe zwischen der Tragschicht und dem Außenmantel eingespannt ist und letzterer sich auf der Leitrippe abstützt.
Die wesentlichen Vorteile der Walze gemäß der Erfindung bestehen darin, daß das Auswechseln des Außenmantels ohne Schwierigkeiten möglich ist. Dabei weist die Walze einen einfachen Aufbau auf, ohne daß dadurch der Wärmeübergang beeinträchtigt würde. Dieser ist vielmehr besser als zumindest bei einigen der bekannten Walzen. Vorteilhaft ist weiterhin, daß eine Absolute Koaxialität zwischen Außen- und Innenmar.tel nicht unbedingt erforderlich ist. Irgendwelche Abweichungen hinsichtlich der Koaxialität würden zwar dazu (uhren, daß der Ringraum zwischen Außenmantel und Innenmantel nicht überall die gleiche radiale Ausdehnung aufweist. Dies ist jedoch ohne Bedeutung, zumal irgendwelche Abweichungen von der Koaxialität von der Tragschicht ausgeglichen werden können, die gegebenenfalls geringfügig deformiert wird. Die Wirkungsweise der Walze gemäß der Erfindung wird dadurch keinesfalls beeinträchtigt. Der bereits erwähnte gute Wärmeübergang ist auch darauf zurückzuführen, daß die Wärmeübertragung im wesentlichen nur zwischen Außenmantel und dem im Ringraum strömenden Medium stattindet, da die Tragschicht, mit tier der Innenrnantel versehen ist, einen Wärmeübergang an dieser Stelle verhindern oder doch zumindest sehr stark verringert.
Die Leitrippe kann aus einem Stahlstreifen, zweckmäßig aus Federstahl, bestehen. Es ist aber auch möglich, die Leitrippe aus einem federnden Kunststoffstreifen, zweckmäßig aus Polyäthylen, zu fertigen.
Die Tragschicht besteht vorteilhaft aus glasfaserarmiertem Kunststoff, zweckmäßig aus Polyester. Es ist auch möglich, dafür Gummi vorzusehen.
Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann die Tragschicht aus einem schraubenlinienförmig verlaufenden Teil bestehen, das auf dem Innenmantel angebracht und mit einer Spur für den Eingriff der Innenkante der Leitrippe ausgestaltet ist. Dabei kann eine Ausgestaltung zweckmäßig sein, bei welcher das schraubenlinienförmig verlaufende Teil hohl und durch ein Druckmittel aufweitbar ist. Bei diesem Druckmittel kann es sich um Luft. Wasser, Öl od. dgl. handeln. *>.-> Zweckmäßig ist der Schlauch zwecks Aufnahme der Innenkante der Leitrippe mit einer durch eine Metallschiene verstärkten Spur versehen.
Ferner sieht die Erfindung die Möglichkeit vor, daß der Ai'ßenmantel an seiner Innenseite mit einer schraubenlinienförrnigen Spur zwecks Aufnahme der äußeren Kante der Leitrippe versehen ist. Dies kann den ohnehin auf Grund des Kontaktes zwischen Leitrippe und Außenmante! bestehenden guten Wärmeübergang zusätzlich verbessern.
Ein Verfahren zum Herstellen von mit Außen- und Innenmantel versehenen Walzen und einer in einem Ringraum zwischen diesen Mitteln angeordneten Rippe zum Führen eines den Ringraum durchströmenden gasförmigen oder flüssigen Mediums kann gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung so durchgeführt werden, daß der Innenmantel an seiner Außenseite mit einer geeigneten wärmeisolierenden zweckmäßig etwas federnden Tragschicht für die Leitrippe ausgestattet wird, die in Form eines hochkant gestellten schraubenlinienförmig gebogenen Streifens um den Innenmantel herum derart angebracht wird, daß die radiale Innenkante der Leitrippe in dieser Tragschicht eingreift und die Leitrippe einen Durchmesser erhält, der den Innendurchmesser des Außenmantels etwas, beispielsweise mit 1 bis 3 mm übersteigt, worauf der Außenmantel in axialer Richtung auf die Leitrippe aufgeschoben wird, so daß deren Windungen etwas seitwärts gebogen werden und dabei mit einem vorher bestimmten radialen Druck innen am Außenmantel anliegen. Dadurch wird erreicht, daß der Außenmantel wirkungsvoll abgestützt wird, so daß für den Außenmantel eine Materialstärke gewählt werden kann, die die bekannter Walzen zum Teil erheblich unterschreitet. Auf Grund der elastischen Anpressung, die die Schiene gegen den Außenmantel erfährt, wird auch eine ausreichende Abdichtung erzielt, so daß das durch den Ringraum strömende Medium den Windungen der Leitrippe folgt.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt
F i g. 1 die Seitenansicht einer Walze, teilweise im Schnitt,
F i g. 2 die dazugehörige Vorderansicht,
F i g. 3 die Seitenansicht der Walze in vergrößertem Maßstab während des Anbringens des Außenmantels,
F i g. 4 die Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer weiteren Ausführungsform,
F i g. 5 einen Ausschnitt aus F i g. 4 in größerem Maßstab,
F i g. 6 die perspektivische Ansicht des Außenmantels und des innerhalb desselben anzuordnenden sehraubenlinienförmigen Teils.
Die in den Zeichnungen dargestellten Walzen sind als Kühlwdlzen vorgesehen, wobei als Kühlmittel Wasser verwendet wird. Sie weisen einen Außendurchmesser von etwa 500 mm auf. Außenmantel 1 und Innenmantel 2 sind aus verhältnismäßig dünnen Blechen — beispeiisweise mit einer Stärke von 4 bis 6 mm — gefertigt, die zylinderförniig gewalzt und mit einer geschweißten Längsnaht versehen sind. Die Naht wird nach dem Schweißen so geschnitten, daß Außenmantel und Innenmantel äußerlich glatt sind. Gegebenenfalls können die Mantel auch nach dem Schweißvorgang einer Rollenrichtbearbeitung unterzogen werden, um auf diese Weise die Formgebung zu vervollkommnen und eine einwandfreie zylindrische Form zu erhalten. Am Innenmaniel 2 werden dann die hohlen Achszapfen 3 mittels Speichen 4 zweckmäßig durch Schweißen so befestigt, daß die Innenseite des Innenmantels zwischen diesen Speichen zugänglich bleibt. Die Achszap-
fen 3 sind mit je einer Bohrung 5 versehen, die mit dem von den Mänteln I1 2 begrenzten Ringraum durch Rohre 7 verbunden sind, die ebenfalls als Speichen dienen.
In den beiden Endbereichen der Walze sind im Ringraum 6 zwischen den beiden Mänteln 1 und 2 Fedcrring"e 8 und 9 aus Stahl oder ähnlichem Material eingesetzt, die unterschiedliche Durchmesser aufweisen und mit diagonalem Schlitz versehen sind. Der größere Federring 6 weist einen Außendurchmesser auf. der nur geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des Außenmanlels 1. Der Innendurchmesser des kleineren Federringes 9 ist nur geringfügig größer als der Außendurchmesser des Innenmantels 2. Die einander zugekehrten Flächen 10 und Il der Federringe 8 und 9 verlaufen im Querschnitt konisch zueinander derart, daß das dem Inneren des Ringraumes 6 zugekehrte Ende stärker ist als das nach außen gekehrte Ende. Zwischen den Federringen 8, 9 ist ein Spannring 12 eingesetzt, dessen beide den Federringen 8 und 9 zugekehrten Begrenzungsflächen hinsichtlich ihrer Konizität mit der der Federringe übereinstimmen. Der Spannring 12 ist mit Bohrungen 13 versehen, die parallel zur Längsachse der Walze verlaufen. Durch die Bohrungen 13 sind mit Köpfen 14 versehene Bolzen 15 hindurchsteckbar. die in einen Mutterring 16 einschraubbar sind. Zwischen letzterem und den Federringen 8. 9 ist eine aus Kunststoff oder anderem gummielastischem Material bestehende ringförmige Dichtung 17 angeordnet.
Gemäß den F i g. 1 und 2 ist auf dem Innenmantel 2 außenseitig eine aus verhältnismäßig tragfähigem und auch wärmeisolierendem Material bestehende Tragschicht 18 angebracht. Dafür kommt beispielsweise glasfaserverstärkter Kunststoff wie ein Polyester-Kunststoff in Frage. Dieses Material wird in Form von Bändern um den Innenmantel herumgewickelt, so daß ein verhältnismäßig glatter zylinderförmiger Mantel entsteht. Um diesen Kunststoffmantel wird eine hochkant gestellte Leitrippe 19. die zweckmäßig aus Federstahl besteht, derart herumgewickelt, daß sie sich schraubenlinienförmig von einem Ende der Walze zum anderen derselben erstreckt. Diese Leitrippe 19 weist einen Außendurchmesser auf, der den Innendurchmesser des Außenmantels 1 geringfügig, beispeilsweise um 1 bis 3 mm, übersteigt. In den Zwischenräumen zwischen den schraubenlinienförmigen Windungen der Leitrippe 19 wird zusätzlich glasfaserverstärkter Kunststoff angebracht, so daß die Leitrippe 19 mit ihrer Innenkante 20 in der Tragschicht 18 eingebettet ist.
Beim Zusammensetzen der Walze wird der Außenmantel 1 zuerst axial über den Innenmantel 2 (vgl. F i g. 3) geschoben, wobei die Windungen der Leitrippe 19 etwas federnd in der Richtung, in welcher der Außenmantel 1 verschoben wird, zur Seite gebogen werden. Nachdem der Außenmantel seine genaue Lage auf dem Innenmantel 2 erreicht hat, in welcher die Leitrippe 19 unter vorbestimmter Federspannung gegen die Innenfläche des Außenmantels 1 gepreßt ist, werden die Bolzen 15 angezogen. Dabei werden die Federringe 8.9 in Richtung auf den Außenmantel 1 bzw. den Innenmantel 2 auseinandergedrückt. Zugleich wird durch Pressen der Abdichtringe 17 die erforderliche Abdichtung an den Enden der Walze bewirkt. Das Kühlmittel strömt durch den einen Achszapfen 3 ein, um weiter schraubenlininförmig durch den Ringraum 6 zwischen Tragschicht 18 und Außenmantel 1 zu strömen und anschließend die Walze 3 durch den anderen Achszapfen zu verlassen. Dem durch die Tragschicht 18, die Leitrippe 19 und den Außenmantel 1 begrenzten Kanal ein verhältnismäßig geringer Querschnitt gegeben werden, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels ziemlich hoch sein kann. Auf Grund dieser Tatsache und des guten Kontaktes zwischen der Leitrippe 19 einerseits und dem Außcnmantel I andererseits ist der Wärmeübergang des Kühlmittels sehr gut.
Beim Auswechseln des Außenmantels 1 wird dieser in derselben Richtung abgezogen, in der er auf den Innenmantel 2 geschoben worden ist.
Bei der Ausführungsform gemäß den F i g. 4 bis b besteht die Tragschicht 18 aus schraubenlinienförmigen Teilen 21. Letztere können aus aneinandergelegten Ringen oder — gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig.6 — aus einem schraubenlinienförmig gewundenen Schlauch bestehen, der auf dem Innenmantel 2 angebracht ist. Die Leitrippe 19 ruht mit ihrer Innenkante 20 in einer Spur 22 des schraubenlinienförmigen Teiles 21. Diese Spur ist zweckmäßig mittels einer im Querschnitt im wesentlichen U-förmigen Metallschiene 23 verstärkt. Mit ihrer Außenkante 24 ist die Leitrippe 19 in einer schraubenlinienförmigen Spur 25 an der Innenseite des Außenmantels f geführt bzw. gehalten. Beim Montieren der Walze wird derart verfahren (vgl. insbc-
sondere Fig.6). daß zunächst die Leitrippe 19 in den Außenmantel 1 »eingeschraubt« und danach der schraubenlinienförmige Schlauch 26 derart »aufgeschraubt« wird, daß die Leilrippe 19 mit ihrer Innenkante 20 in die Spur des Schlauches 26 eingreift. Letz-
terer steht zweckmäßig während des Montierens nicht unter Innendruck; vielmehr ist es vorteilhafter, wenn er entspannt ist, so daß der Innenmantel 2 leicht eingeschoben werden kann. Durch ein Eingangsventil 27 (F i g. 5) wird danach das Innere 28 des Schlauches 26 mit einem Druckmittel, z. B. mit Druckluft oder einem hydraulischen Mittel, beispielsweise Wasser oder öl. gefüllt. Dabei wird die Spur 22 mit der Metallschiene 23 gegen die Innenkante 20 der Leitrippe 19 gepreßt mit dem Ergebnis, daß letztere ihrerseits mit ihrer Außen kante 24 gegen den Außenmantel 1 gedruckt wird, so daß dieser eine bessere innere Abstützung erfährt. Durch diese Anpressung wird auch eine bessere Abdichtung sowohl an der Außenkante 24 als auch an der Innenkante 20 der Leitrippe 19 erreicht, so daß das durch den Ringraum 6 strömende Medium gezwungen wird, der durch die Leitrippe 19 gebildeten schraubenlinienförmigen Bahn zwischen den Mänteln 1 und 2 zu folgen. Irgendwelche Undichtigkeiten zwischen den aufeinanderfolgenden Windungen dieser Bahn sind nicht vorhanden. Um zu erreichen, daß die schraubenlinicnförmigen Windungen des Schlauches 26 auf dem Innenmantel 2 die richtige Lage einnehmen und behalten, können Befestigungsschrauben 29 mit Muttern 30 anbringen. Es ist auch eine andere Lösung denkbar, bei welcher die Federringe 9 dazu benutzt werden, um die an den Enden der Walze befindlichen Enden des schraubenlinienförmigen Teils 21 festzulegen oder zu stützen, so daß allein dadurch alle Windungen in ihrer richtigen Lage auf dem Innenmantel 2 gehalten werden. Bei dieser Ausgestaltung sollte die eine Stirnseite der Walze erst nach dem Anfüllen des Schlauches mit dem Druckmittel montiert werden. Bei Anwendung dieser letztgenannten Möglichkeit kann auf die Befestigungsschrauben verzichtet werden, so daß das Abdichten erleichtert wird.
Die beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen sind lediglich als Beispiele zu beirachten; die verschiedenen Teile der Walze können
eil
nd
er
nir
in baulicher Hinsicht auf u π te rsch icil I icli c Weise im Rahmen der Ansprüche verändert werden.
In dor Zeichnung ist die Walze nur mit einer l.eitrippe 19 versehen. Ks ist jedoch ohne weiteres möglich, mehrere derartiger l.eitschienen anzuordnen, falls mehrere schraubenlinienformige Kanäle sich innerhalb (! .s Außenmanlels 1 erstrecken sollen. Die I.eitrippe 19 kann auch aus anderem Material als Metall, z. B. Stahl. bestehen. Sie kann z. IJ. als aus federndem Kunststoff, beispielsweise Polyäthylen, bestehender Streifen ausge bildet sein.
Die Tragschicht 18 kann aus Gummi bestehen.
Die Erfindung ist darüber hinaus auch bei Wärme-
walzen anwendbar, bei denen das die Wärme übertragende Mittel .ins warmem Wasser oder Dampf besteht l-'iir das schraubenlinienformige Teil 21 kann als Material Ciiimmi von Autoreilenqualität oder mit einer Marie gewählt werden, die etwas größer ist als bei ähnlicher Qualität, beispielsweise 70 shore. Weiter könnet' Kunststofle verwendet weiden, die in vielen !'allen vorteilhaft glasfaserverstärkt sind. Das oder die schraubenlinienförmige(n) Teil(e) können hohl sein, ohne daß eint derartige Ausgestaltung unbedingt notwendig sind; sie erleichtert jedoch das Anbringen dieses Teils bzw. dieser Teile, weil sie in entspanntem Zustand besser angebracht werden können.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
$09 624/5

Claims (12)

Patentansprüche:
1. Walze, bestehend aus einem dünnen Außenmantel und einem Innenmantel sowie einem zwischen diesen Mänteln vorhandenen Ringraum, der an einen Zu- und einen Ablauf für ein gasförmiges oder flüssiges Medium anschließbar und mit einer Rippe zum Führen des Mediumstromes durch diesen Ringraum versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenmantel außenseitig mit einer Tragschicht (18) versehen ist, in welche die hochkant gestellte, schraubenlinienförmig gebogene Leitrippe (19) mit ihrer inneren Kante (20) eingreift, wobei die Leitrippe (19) und/oder die Tragschicht (18) aus etwas federndem Material bestehen und die Leitrippe (19) zwischen der Tragschicht (18) und dem Außenmantel (1) eingespannt ist und letzterer sich auf der Leitrippe (19) abstützt.
2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitrippe (19) aus einem Stahlstreifen, zweckmäßig aus Federstahl, besteht.
3. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitrippe (19) aus einem federnden Kunststoffstreifen, zweckmäßig aus Polyäthylen, besteht.
4. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragschicht (18) aus glasfaserarmiertem Kunststoff, zweckmäßig aus Polyester, besteht.
5. Walze nach einem der Anpsrüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragschicht (18) aus Gummi besteht.
6. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragschicht (18) aus einem schraubenlinienförmig verlaufenden Teil (21) besteht, das auf den Innenmantel (2) angebracht und mit einer Spur (22) für den Eingriff der Innenkante (20) der Leitrippe (19) ausgestattet ist.
7. Walze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das schraubenlinienförmig verlaufende Teil (21) hohl und durch ein Druckmittel aufweitbar ist.
8. Walze nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das schraubenlinienförmig verlaufende Teil (21) aus einem Schlauch (26) besteht.
9. Walze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (26) zwecks Aufnahme der Innenkante (20) der Leitrippe (19) mit einer durch eine Metallschiene (23) verstärkten Spur (22) versehen ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (1) an seiner Innenseite mit einer schraubenlinienförmigen Spur (22) zwecks Aufnahme der äußeren Kante (24) der Leitrippe (19) versehen ist.
11. Verfahren zum Herstellen von mit Außen- und Innenmantel versehenen Walzen und einer in einem Ringraum zwischen diesen Mänteln angeordneten Rippe zum Führen eines den Ringraum durchströmenden gasförmigen oder flüssigen Mediums nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenmantcl (2) an seiner Außenseite mit einer geeigneten wärmeisolierenden, etwas federnden Tragschicht (18) für die Leitrippe (19) ausgestattet wird, die in Form eines hochkant gestellten schraubenlinienförmig gebogenen Streifens um den Innen mantel (2) herum derart angebracht wird, daß die radiale Innenkante (20) der Leitrippe (19) in diet-t Tragschicht (18) eingreift und die Leitrippe (19 einen Durchmesser erhält, der den Innendurchmes ser des Außenmantels (1) etwas, beispielsweise mi 1 bis 3 mm, übersteigt, worauf der Außenmantel (1 in axialer Richtung auf die Leitrippe (19) aufgeschoben wird, so daß deren Windungen etwas seitwärt! gebogen werden und dabei mit einem vorher be stimmten radialen Druck innen am Außenmanie anliegen.
12. Verfahren nach Anspruch ! 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Tragschicht (18) durch Umwickelr des Innenmantels (2) mit einem aus glasfaserarmier tem Kunststoff oder aus Gummi bestehendem Banc angebracht wird, so daß ein verhältnismäßig glattei zylindrischer Mantel gebildet wird, und die Leitrip pe (i9) außen um diesen Mantel herum angebracht und ihre Innenkante {20) dadurch eingebettet wird daß weitere Bänder oder weiteres Gummimateria um den Mantel in den Zwischenraum zwischen der Windungen der Leitrippe (19) gewickelt werden.
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