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Kükenhahn
| Die Erfindung betrifft Kükenhähne mit einem aus Kunststoff
ge- |
spritzen oder gepreßten Hahngehäuse, in dem mittels einer Spindel ein Hahnktlken
drehbar ist, das mit einem Durchflußkanal versehen ist, der in der Öffnungsstellung
des Kükens die Durchflußkanäle eines Eintrittsstutzens und eines Austrittsstutzens
des Gehäuses miteinander verbindet.
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Kükenhähne besitzen bekanntlich den Vorteil, daß sie sich schnell
öffnen und schließen lassen, und sie finden daher vielfach als Absperrhähne dort
Anwendung, wo ein schnelles oder plötzliches Öffnen oder Schließen einer Leitung
gefordert wird.
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Es ist auch bekannt, Kükenhähne aus Kunststoff herzustellen.
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Bei der Verwendung geeigneter Kunststoffe sind diese Hähne widerstandsfähig
gegen Säuren, Laugen, Gase und andere aggressive Medien.
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Die bekannten Kükenhähne, insbesondere Kugelhähne, besitzen ein mehrteiliges
Gehäuse, dessen Teile getrennt hergestellt und um das Küken herum zusammengebaut
werden. Die Gehäuseteile müssen mit großer Genauigkeit hergestellt werden, damit
eine einwandfreie Abdichtung erzielt wird und damit die Dichtungselemente nicht
vorzeitig verschleißen. Die getrennte Herstellung der Gehäuseteile und die dabei
aufzuwendende große Genauigkeit
| verteuern zwangsläufig die Herstellung der Hähne. Ein weiterer |
| f |
| Nachteil der bekannten Hähne besteht darin, daß Dichtungsele- |
| "tmot' |
mente, wie z. B. Dichtungsringe oder Dichtungsmanschetten, benötigt werden, um eine
einwandfreie Abdichtung des Kükens gegen das Gehäuse in der Schließstellung des
Kükens zu erzielen.
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Durch den Einbau der Dichtungselemente entstehen aber wiederum mehr
oder weniger große Toträume, die nicht oder nur schlecht durchströmt werden, so
daß sich in ihnen aus dem Medium Ablagerungen absetzen können oder daß in ihnen
Umwandlungen oder Zersetzungen des Mediums auftreten können. Diese Hähne sind daher
für feststoffhaltige Flüssigkeiten oder Gase sowie für die Nahrungsmittelindustrie
und für die chemische Industrie sehr häufig nicht brauchbar.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten
Nachteile zu vermeiden und einen Kükenhahn zu schaffen, der sich einerseits einfach
und billig aus Kunststoff herstellen läßt, andererseits keine zusätzlichen Dichtungselemente
benötigt und ferner keine Toträume besitzt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gehäuse
mit den Gehäusestutzen aus einem einzigen Kunststoffteil besteht, welches durch
Ummantelung des Kükens als Kern für den Kükenraum des Gehäuses und eines in den
Durchflußkanal des Kükens gesteckten und auf beiden Seiten aus dem Küken herausragenden
Stabes als Kern für die Durchflußkanäle der Gehäusestutzen hergestellt ist. Die
Herstellung dieses Kükenhahnes erfolgt denkbar einfach in der Weise, daß in eine
der äußeren
| Gestalt des Gehäuses und der Gehäusestutzen entsprechende form |
| das Küken als Kern für den Kükenraum des Gehäuses sowie ein |
in den Durchflußkanal des Kükens gesteckter und auf beiden Seiten aus dem Küken
herausragender Stab als Kern für die Durch~ flußkanãle der Gehäusestutzen eingesetzt
wird, die Kerne mit Kunststoff ummantelt werden und der von dem Stab gebildete Kern
aus dem Hahn herausgezogen wird.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele des Kükenhahns nach der
Erfindung dargestellt sind, und zwar zeigt Fig. 1 im Schnitt eine Spritzform mit
einem gespritzten Kugelhahn, Fig. 2 im Schnitt eine Spritzform mit einem anderen
gespritzten Hahn, Fig. 3 einen in der Spritzform nach Fig. 2 hergestellten Hahn,
Fig. 4 und 5 eine Blasform mit eingesetztem Hahn.
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Als Beispiel für einen Kükenhahn ist in Fig. 3 ein Kugelhahn dargestellt,
der ein Gehäuse lt einen Eintrittsstutzen 2 mit einem Durchflußkanal 3 und einen
Austrittsstutzen 4 mit einem Durchflußkanal 5 besitzt. Die Strömungsrichtung kann
aber auch ohne weiteres geändert werden. Das Gehäuse 1 mit den zu ihm gehörenden
Gehäusestutzen 2 und 4 ist als ein einziges Kunststoffteil hergestellt. In dem Gehäuse
1 sitzt drehbar ein Kugelküken 6 mit einem Durchflußkanal 7, der in der dargestellt
ten Öffnungsstellung des Kükens die Durchflußkanäle 3 und 5
| "'I |
| der Gehäusestutzen 2 und 4 miteinander verbindet. Die Drehung |
| des Kükens 6 erfolgt mittels einer Spindel 8, die mit einem |
Vierkant 8a in das Küken eingreift. Die Spindel 8 wird in dem stutzenförmigen Gehäuseteil
9, das die Spindel umgibt, geführt.
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Die Herstellung des Hahns veranschaulicht die Fig. 1, in der ein Beispiel
einer Spritzform 10 dargestellt ist, die aus den beiden Formhälften 10a und 10b
besteht. Die Spritzform 10 entspricht der äußeren Gestalt des Gehäuses 1 und der
Gehäusestutzen 2 und 4. In die geöffnete Form 10 ist zunächst als Kern für die Durchflußkanäle
3 und 5 der Gehäusestutzen 2 und 4 ein Stab 11 eingesetzt worden, der an seinen
Enden von den Formhälften 10a und 10b getragen sowie dicht umschlossen wird. Der
Kernstab 11 ist in den Durchflußkanal des Kükens 6 gesteckt worden und ragt auf
beiden Seiten aus dem Küken heraus, so daß das Küken 6 von dem Kernstab 11 in der
Spritzform 10 getragen wird. Sodann ist die Form 10 geschlossen worden und durch
den Einspritzkanal 12 ist der Kunststoff in die Form 10 eingespritzt worden. Auf
diese Weise ist das Gehäuse 1 mit den zu ihm gehörenden Gehäusestutzen 2 und 4 als
ein einziges Kunststoffteil hergestellt worden, wie die Darstellung in Fig. 1 zeigt.
Die mit dem Kunststoff ummantelten Kerne 6 und 11 bleiben in bekannter Weise so
lange in der Spritzform 10, bis der Kunststoff genügend erkaltet und erhärtet ist.
Sodann wird die Form 10 geöffnet, der Hahn wird aus der Form herausgenommen und
der von dem Stab 11 gebildete Kern wird aus dem Hahn herausgezogen.
| 'v |
| In Fig. 2 ist eine dreiteilige Spritzform 10 mit den Form- |
| teilen 10a, 10b und 10c dargestellt. Das Formteil 10c besitzt |
einen Ansatz 10d der in den zur Aufnahme der Spindel bestimmten Gehäusestutzen 9
hineinragt. Von den Formteilen 10a und 10b wird auf der Außenseite des Stutzens
9 ein Gewinde erzeugt.
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Im übrigen erfolgt die Herstellung dieses Hahns in der gleichen Weise
wie oben anhand der Fig. 1 beschrieben. In den aus der Spritzform 10 herausgenommenen
Hahn (Fig. 3) wird nun die Spindel 8 eingesetzt, die beispielsweise mit Dichtungsringen,
Dichtungsmanschetten oder einer Stopfbuchsenpackung 13 versehen ist, welche die
Spindel 8 gegen den Stutzen 9 abdichtet. Durch eine auf den Stutzen 9 aufgeschraubte
Kappe $4-wird die Spindel 8 gegen Bewegungen in axialer Richtung g » sichert.
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Zur Vereinfachung und Verbilligung der Herstellung und der Abdichtung
der Spindel sollen gemäß einer weiteren Aufgabestellung besondere Dichtungselemente
und Befestigungsmittel für die Spindel vermieden werden. Die Lösung dieser Aufgabe
erfolgt in der Weise, daß in dem einteiligen Gehäuse 1 eine mit einem ringförmigen
Bund 15 versehene Spindel 8 eingebettet ist, die mit dem Küken 6 im Eingriff steht
und deren Bund 15 von dem Kunststoff umschlossen ist. Die Herstellung dieses Hahns
veranschaulicht Fig. 1. Als Kern für den die Spindel umgebenden Teil 9 des Gehäuses
1 ist in die Form 10 eine Spindel 8 eingesetzt worden, die mit einem ringförmigen
Bund 15 versehen ist und mit ihrem Vierkant 8a im Eingriff mit dem Küken 6 steht.
Bei der Ummantelung der Kerne mit dem Kunststoff
| I |
| wird die Spindel 8 dicht und fest von dem Kunststoff umschlos- |
| sen, so daß der Bund 15 axiale Bewegungen der Spindel 8 in
dem |
Stutzen 9 verhindern kann. Wenn das durch den Hahn strömende Medium zwischen dem
Gehäuse 1 und dem Küken 6 hindurchtritt und unter den Bund 15 drückt, wird dieser
fest auf den von dem Stutzen 9 gebildeten Sitz 16 gepreßt, so daß eine einwandfreie
Abdichtung erzielt wird und das Medium nicht an der Spindel 8 vorbei aus dem Gehäuse
austreten kann.
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Der Kükenhahn nach der Erfindung besitzt sonach den Vorteil, daß er
sich aus Kunststoff einfach und billig herstellen läßt.
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Da das Küken dicht und fest an der Innenwandung des Gehäuses anliegt
und in der Schließstellung durch den Druck des Mediums zusätzlich gegen die Dichtflächen
gepreßt wird, wird eine einwandfreie Abdichtung erzielt, ohne daß irgendwelche zusätzlichen
Dichtungselemente benötigt werden. Infolgedessen werden in dem Hahn auch keinerlei
Toträume gebildet, in denen sich aus stagnierenden Teilen des Mediums Ablagerungen
absetzen könnten oder in denen Zersetzungen oder dergleichen der stagnierenden Teile
des Mediums auftreten könnten. Weiterhin können Stopfbuchsen oder andere zusätzliche
Dichtungen zur Abdichtung der Spindel vermieden werden. Der Hahn ist daher in hervorragender
Weise für schlammige Flüssigkeiten, für die chemische Industrie, für die Nahrungsmittelindustrie
und für ähnliche Anwendungsgebiete geeignet, auf denen hohe Anforderungen an Absperrhähne
gestellt werden.
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Bei der Herstellung des Klikenhahns kann der Kernstab 11 in an sich
bei Kernen bekannter Weise zylindrisch oder konisch
| oder auch mehrteilig ausgebildet sein. Je nach der Art d |
strömenden Mediums und der Anforderungen, die an die Widerstandsfähigkeit des Hahns
gestellt werden, kann das Gehäuse aus beliebigen geeigneten Kunststoffen hergestellt
werden und ebenso können auch für das Küken beliebige geeignete Materialien verwendet
werden. So kann das Küken beispielsweise aus Hartgummi, Glas, Porzellan oder korrosionsbeständigem
Stahl hergestellt werden* Ebenso ist es aber auch möglich, das Küken aus Kunststoff
herzustellen. Hierzu bieten sich mehrere Möglichkeiten. Für das Küken kann ein Kunststoff
verwendet werden, der sich mit dem Kunststoff des Gehäuses nicht verbindet und dessen
Schmelzpunkt höher liegt als der Schmelzpunkt des für das Gehäuse verwendeten Kunststoffs
; z. B. kann das Küken aus Polytetrafluoräthylen hergestellt werden, während für
das Gehäuse Niederdruckpolyäthylen verwendet wird, das sich beim Ummanteln des Kükens
nicht mit diesem verbindet und dessen Schmelzpunkt so niedrig ist, daß das umspritzt
Küken nicht erweicht wird. Soll für das Gehäuse ein Kunststoff verwendet werden,
der sich trotz eines geringeren Schmelzpunktes mit dem Kunststoff des Kükens verbindet,
so kann das Küken beispielsweise mit einem Lacküberzug versehen werden, der eine
Verbindung der beiden Kunststoffe verhindert.
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Die Gehäusestutzen können in jeder gewünschten Form hergestellt werden,
so daß der Kükenhahn in beliebiger Weise mit den Rohrleitungen verbunden werden
kann. Fig. 1 zeigt beispielsweise einen Gewindestutzen 2 zum Anschrauben einer Rohrleitung
und einen Flanschenstutzen 4, an den eine Rohrleitung angeflanscht
wird.
Fig. 2 zeigt als weiteres Beispiel einen' Schweißstutzen 2, auf dessen verjüngtes
Ende ein Rohr aufgeschoben werden kann, das mit dem Stutzen verklebt oder verschweißt
wird. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung können die Gehäusestutzen 2, 4
aus vorgefertigten Stutzen oder Stutzenteilen bestehen. Die Herstellung des Hahns
erfolgt dann in der Weise, daß auf den Kernstab 11 vorgefertigte Stutzen oder Stutzenteile
aufgesetzt und mit dem Kern in die Form eingesetzt werden. Hierdurch werden beispielsweise
folgende Möglichkeiten geschaffen. Es können mit dem Kunststoffmaterial des Gehäuses
Gehäusestutzen aus Metall verbunden werden, wenn an den Hahn metallische Rohrleitungen
angeschraubt oder insbesondere angeschweißt werden sollen. Man kann nur auf der
einen Seite des Hahns einen Gehäusestutzen aus Metall verwenden, so daß sich durch
den Hahn in denkbar einfachster Weise Eisen-oder Stahlrohre mit Kunststoffrohren
verbinden lassen.
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Ferner können die Gehäusestutzen aus einem bestimmten Kunststoff vorgefertigt
werden, der sich mit dem Kunststoff, aus dem die anzuschließende Rohrleitung besteht,
besonders gut und leicht verschweißen läßt. Weiterhin können Gehäusestutzen aus
einem durchsichtigen Material verarbeitet werden, die die vielfach gewünschte Beobachtung
der Strömung in der Rohrleitung gestatten.
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Da Kunststoffe beispielsweise je nach dem Wärmeausdebnungskoeffizienten
des verwendeten Kunststoffs oder je nach der Wandstärke des hergestellten Kunststoffteils
beim Abkühlen in einer Form mehr oder weniger stark schrumpfen, werden umspritzte
oder
umpreßte Kerne mehr oder weniger fest von ' dem auf den Kern aufgeschrumpften Kunststoff
eingeschlossen.
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Diese bekannte Erscheinung kann bei dem oben beschriebenen rükenhahn
zur Folge haben, daß das Küken zu stramm in dem Gehäuse sitzt und sich nur schwer
drehen läßt.
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Dies ist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung in der Weise vermeidbar,
daß das Küken 6 mit einer dünnen Schicht aus einem auflösbaren Material überzogen
ist. Das Küken wird mit dieser dünnen Schicht aus einem auflösbare Material überzogen,
bevor es in der Form mit dem Kunststoff ummantelt wird. Nach der-Ummantelung des
Kükens kann die dünne Schicht jederzeit durch ein das Küken und das Gehäuse nicht
anreiz fendes Lösungsmittel entfernt werden. Beispielsweise kann der Überzug aus
einer dünnen Lackschicht oder Kunststoffschicht bestehen, die dann später durch
ein Lösungsmittel aufgelöst oder durch ein Lösungsmittel, z. B. eine Säure, zerstört
oder zersetzt wird. Die Auswahl des Materials für den Überzug sowie des Lösungsmittels
ist lediglich so zu treffen, daß der für das Gehäuse verwendete Kunststoff und das
für das Küken verwendete Material nicht angegriffen werden.
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Erfindungsgemäß wird die vorgenannte Aufgabenstellung in besonders
vorteilhafter Weise dadurch gelöst, daß das Gehäuse 1 aufgeblasen ist, so daß es
nur an den Dichtungsflächen am
| Übergang vom Käkenraum zu. den Gehäusestatzen 2, 4 dicht am |
Küken 6 anliegt und an den übrigen Stellen das Küken mit einem kleinen Spielraum
18 umschließt.
| Die Herstellung dieses Hahnes veranschaulichen Fig. 4 und 5. |
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Der aus der Spritzform 10 (Fig. 1) herausgenommen Hahn wird in eine
zweite, als Blasform 17 (Fig. 4) ausgebildete Form eingesetzt, die aus den Formhälften
17a und 17b besteht.
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Die das Küken 6 umgebenden Teile des Gehäuses 1 werden von der
| Blasform 17 mit einem kleinen Spielraum 18 umschlossen, der |
| der besseren Deutlichkeit wegedin Fig. 4 übertrieben groß dar- |
| gestellt ist. Die übrigen Teile des Gehäuses, wie die |
| Gehäusestutzen 2 und 4 und der die Spindel 8 umgebende stets |
zenförmige Teil 9 des Gehäuses, werden jedoch von der Blas,-form 17 fest umschlossen.
Das warme Gehäuse 1 wird nun mittels eines in die Blasform 17 eingeleiteten Blasdruckes
gegen die Wandungen der Form aufgeblasen (Fig. 5), so daß nunmehr auch der das Küken
6 umgebende Teil des Gehäuses 1 fest an der Wan-
| dung der Blasform 17 anliegt. Dadurch entsteht zwischen dem |
| Kakenp und der Gehäusewandung ein kleiner Spielraum 19, der |
| iEQülçer 6 una uer w |
| der Deutlichkeit wegen in Fig. 5 übertrieben groß dargestellt |
ist. Das Küken 6 hat in dem Hahn, der nunmehr aus der Blasform 17 herausgenommen
wird, genügend Spiel, so daß es sich leicht drehen läßt. Zweckmäßigerweise wird
die Blasform so ausgebildet, daß die kreisförmigen Kanten im Innern des Gehäuses
am Übergang vom Kükenraum zu den Durchflußkanälen der Gehäusestutzen nicht aufgeblasen
werden, so daß diese Kanten oder Flächen, die in der Schließstellung des Kükens
zusammen mit der Kükenoberflåche die Abdichtung bewirken, stets fest an dem Küken
anliegen.
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Da nur diejenigen Teile des Gehäuses, die nicht fest an der Innenwandung
der Blasform anliegen, aufgeblasen werden können, kann man den Blasdruck ohne weiteres
durch die Durchflußkanäle der Gehäusestutzen 2 und 4 in das Innere des Hahns leiten.
Es kann aber auch, wie in Fig. 4 und 5 dargestellt, ein in die Gehäusestutzen 2
und 4 eingeschobener Kern 20 mit einer axialen Bohrung 21 und radialen Bohrungen
22 verwendet werden, durch die der Blasdruck zugeführt wird.
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Die zum Aufblasen erforderliche Erwärmung des Hahns kann durch eine
Beheizung der Blasform erfolgen oder durch eine Erwärmung des Hahns in einem Wärmeschrank,
bevor er in die Blasform eingesetzt wird. Vorteilhafterweise wird der Hahn aus der
ersten Form noch genügend warm herausgenommen und sofort in die Blasform eingesetzt,
so daß der Energien und Kostenaufwand für die zweite Erwärmung eingespart wird.
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Wie beispielsweise aus Fig. 2 ersichtlich ist, besitzt die Gehäusewandung
an den Stellen, an denen die kreisförmigen Kanten im Innern des Gehäuses am Übergang
vom Ktikenraum in die Durchflußkanäle der Gehäusestutzen liegen, eine vergrö-Serie
Wandstärke. An diesen Stellen dichtet die Kükenoberfläche in der Schließstellung
des Kükens mit der Gehäuseinnenwandung ab. Die Wandstärke an diesen Stellen des
Gehäuses kann besonders groß sein, wenn beispielsweise die Wandstärke des gesamten
Gehäuses zur Erreichung einer hohen Druckestigkeit ohnehin sehr dick gewählt wird
und wenn außerdem die Außenseite des Gehäuses nur leicht gerundet wird, um dem Ge-
| hause eine gefällige Form zu geben. In diesen Fällen ist es |
möglich, daß das bei der Abkühlung in der Form schrumpfende Material sich zusammenzieht
und daß sich das Gehäuse an den vorgenannten Stellen von dem Küken abhebt, so daß
eine einwandw freie Abdichtung nicht mehr möglich ist. Man kann dies vermeiden,
indem man während einer genügend langen Abkühlzeit das Material in der Form unter
Druck hält durch Nachdrücken von Material. Dies hat aber den Nachteil, daß insbesondere
bei großen Wandstärken die Abkühle und Nachdrückzeit verhältnismäßig lang ist und
die Maschine nur kleine Stückzahlen herstellen kann. Man ist daher bestrebt das
hergestellte Teil möglichst schnell aus der Form herausnehmen zu können.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch ermöglicht, daß in dem Material
des Gehäuses 1 vorgefertigte und dicht an dem Küken 6 anliegende Ringe 23a, 23b
eingebettet sind, die mit dem Gehäuse ein einziges Kunststoff teil bilden. Bei der
Herstellung des Hahns werden auf den Stab 11, der den Kern für die Gehäusestutzen
2 und 4 bildet, vorgefertigte Ringe 23 (Fig. 2) aufgesetzt und mit dem Kern 11 in
die Form 10 eingesetzt. Die Ringe 23 können aus dem gleichen Material hergestellt
sein, aus dem das Gehäuse hergestelltnvird. Die Ringe 23 liegen dicht an dem Küken
6 an, werden bei der Ummantelung der Kerne 6 und 11 in den Kunststoff eingebettet
und verringern bei diesem Arbeitvorgang die Wandstärke des sich abkühlenden Materials,
so daß das Gehäuse an den oben beschriebenen Stellen dicht an dem Küken anliegt
und eine einwandfreie Abdichtung ermöglichte In Fig. 2 sind mit 23 a und 23 b zwei
verschiedene Ausführungsformen des Ringes bezeichnet.