DE19642389B4 - Sich selbst ausrichtende Messerkörpernabe - Google Patents

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Abstract

Sich selbst ausrichtende Messerkörpernabe zur Verwendung in einem Unterwassergranulator, die mit einer Antriebswelle verbunden ist, und es Messerklingen an der Messerkörpernabe ermöglicht, sich an einem Abschlagkopf an einem Extrusionsdüsenteller auszurichten und sich parallel zu diesem zu bewegen, wobei die Messerkörpernabe eine mittig angeordnete axiale Bohrung aufweist, die von einer teilweise kugelförmigen Innenseite begrenzt wird, die mit einer Krümmung versehen ist, die einen Mittelpunkt im Mittelpunkt der Nabe aufweist, ein Einsatzstück in Form eines ringförmigen, in die Bohrung aufgenommenen Elementes, wobei das Einsatzstück eine teilweise kugelförmige Außenfläche aufweist, die mit einer Krümmung versehen ist, die einen Mittelpunkt im Mittelpunkt der Nabe aufweist, wobei die teilweise kugelförmigen Flächen einander entsprechen und nahezu ohne Spiel zueinander passen und jede der teilweise kugelförmigen Flächen eine Ausnehmung aufweist, die ein drehmomentübertragendes Element aufnimmt, das teilweise in die Ausnehmungen in den teilweise kugelförmigen Flächen eingebracht ist, um die Nabe antreibend mit dem Einsatzstück zu verbinden...

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine sich selbst ausrichtende Messerkörpernabe zur Verwendung in einem Unterwassergranulator, die mit einer Antriebswelle verbindbar ist und es Messerklingen an der Messerkörpernabe ermöglicht, sich an einem Abschlagkopf an einem Extrusionsdüsenteller auszurichten und sich parallel zu diesem zu bewegen.
  • Unterwassergranulatoren zur Herstellung von Pellets aus Kunststoff durch Einsatz einer Extrusionsdüse mit Öffnungen, durch die eine Polymerschmelze durch einen Abschlagkopf extrudiert wird und von Messerklingen erfaßt wird, die auf einer drehbaren Messerkörpernabe befestigt sind und von einer Antriebswelle angetrieben werden, sind wohlbekannt. Eines der Probleme, die bei gegenwärtig verwendeten Anlagen auftreten, ist die Notwendigkeit, die Messer und den Abschlagkopf in entsprechend ausgerichteter Anordnung zu halten, so daß sich die Schneiden der Klingen an der Messerkörpernabe in sehr enger paralleler Anordnung im Verhältnis zu dem Abschlagkopf bewegen, um den extrudierten Kunststoff zu Pellets zu zerschneiden, wenn dieser aus den Öffnungen in dem Extrusionsdüsenteller herausgedrückt wird. Die folgenden US-Patente, deren Inhaber der Abtretungsempfänger dieser Anmeldung ist, betreffen Unterwassergranulatoren, Messerkörpernabenanordnungen und Konstruktionen zur Positionierung der Messer und der Mes serkörpernabe in dem gewünschten Verhältnis zu dem Abschlagkopf an dem Düsenteller:
    US 4,123,207 US 4,621,996
    US 4,251,198 US 4,728,276
    US 4,500,271 US 5,059,103
  • In den oben aufgezählten Patenten und den in diesen Patenten angegebenen Referenzdokumenten, die hier mit einbezogen werden, werden zwar verschiedene Konstruktionen von Unterwassergranulatoren und Elemente derselben offenbart, doch wird darin keine sich selbst ausrichtende Messerkörpernabe offenbart.
  • Zusätzlich zu den oben genannten US-Patenten sind den Anmeldern auch die folgenden US-Patente bekannt:
    US 1,916,442
    US 3,176,477
    US 3,196,487
    US 5,146,831 A
  • In der US 3,196,487 werden eine federvorgespannte Nabe und eine Klingenanordnung an einem Granulator offenbart, in dem der radiale Spielraum zwischen den Keilnuten eines Keilwellenantriebs ein begrenztes Maß an Ausrichtung der Schneidmesser des Messerkörpers mit dem Abschlagkopf zuläßt. In der US 5,146,831 A wird eine Schnelltrennkupplung zwischen der Messerkörpernabe und der Welle zusammen mit einem Werkzeug zur Verwendung beim Verbinden und Trennen der Nabe von der Welle offenbart. Die US 1,916,442 und US 3,176,477 betreffen Universaldoppelgelenke, durch die eine Kraft zwischen Wellen übertragen werden kann, die im Winkel zueinander angeordnet sind. Das Verhältnis zwischen den Elementen in den Universalgelenken ist jedoch nicht das gleiche wie das Verhältnis zwischen den Elementen bei dieser Erfindung.
  • Aus der DE 1 811 493 B ist ein Messerkopf für einen Granulator bekannt, der über einen Balg axial gegen die Lochplatte zustellbar ist. Über aus reibfestem Material bestehende Scheiben, die zwischen dem Messerkopf und der Lochplatte angeordnet sind, wird der Abstand der Schneidmesser von der Lochplatte konstant gehalten. Der Ausgleich von Winkelversatz zwischen Messerkopf und Lochplatte ist jedoch nicht vorgesehen. Weiterhin zeigt die US 4,500,271 einen Messerkopf für einen Unterwassergranulator, der radial und axial eine manuelle Verstellung zwischen Messerkopf und Lochplatte zuläßt. Eine Selbsteinstellung ist jedoch nicht vorgesehen.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine sich selbst ausrichtende Messerkörpernabe für einen Unterwassergranulator zu schaffen, die die Messerklingen an der Messerkörpernabe in die Lage versetzt, selbst eine optimale parallele Anordnung in bezug auf den Abschlagkopf eines Extrusionsdüsentellers in dem Granulator zu finden, um den extrudierten Kunststoff wirkungsvoll zu Pellets zu zerschneiden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine sich selbst ausrichtende Messerkörpernabe gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die sich selbst ausrichtende Nabe weist also insbesondere ein Einsatzstück auf, das an dem Ende einer Antriebswelle angebracht ist, wobei das Einsatzstück eine teilweise kugelförmige Außenfläche aufweist, die mit einer teilweise kugelförmigen Innenfläche oder Bohrung in der Messerkörpernabe zusammenpaßt. Das Einsatzstück weist diametral zueinander angeordnete Ausnehmungen zur Aufnahme einer kugelförmigen Kugel auf, die auch in spezielle Ausnehmungsanordnungen in der Innenfläche der Messerkopfnabe eingebracht sind, um eine Antriebskraft von dem Einsatzstück auf die Messerkörpernabe zu über tragen. Die Innenfläche der Messerkörpernabe weist längsgerichtete Ausnehmungen auf, die sich in Richtung zu einem Rand derselben erstrecken und das Einbringen der Kugeln in die teilweise kugelförmige Fläche des Einsatzstücks ermöglichen, wenn das Einsatzstück in einem Verhältnis von 90° zu der Fläche des Messerkörpernabe angeordnet wird, wobei das Einsatzstück und die Kugeln in die Bohrung und die Ausnehmungen eingeführt und dann um 90° gedreht werden, so daß sie parallel zu den Flächen der Nabe zu liegen kommen. Dadurch wird das Einsatzstück in der Innenseite der Bohrung in der Messerkopfnabe verriegelt, so daß es die Elemente in zusammengefügtem Zustand hält und dennoch die Messerkörpernabe in die Lage versetzt, sich allseitig in dem Bereich zu bewegen, der von den zusammenpassenden, teilweise kugelförmigen Flächen begrenzt wird, wobei die kugelförmigen Kugeln das Drehmoment von dem Einsatzstück, das fest auf der Antriebswelle befestigt ist, auf die Nabe übertragen.
  • Vorteilhafterweise ist die Messerkörpernabe durch ihre spezielle Befestigung auf der Antriebswelle in die Lage versetzt, sich begrenzt allseitig in bezug auf die Rotationsachse der Antriebswelle zu bewegen, wobei die Elemente in einer solchen Weise konstruiert sind, daß die Elemente der Messerkörpernabe wirksam zusammengefügt werden können.
  • Dabei weist die Nabe eine mittige Bohrung auf, die eine Innenseite bildet, sowie ein Einsatzstück, das in der Bohrung aufgenommen ist und fest an dem Ende einer Antriebswelle angebracht ist, wobei die Innenseite der Nabenbohrung und die Außenseite des Einsatzstücks mit entsprechenden teilweise kugelförmigen Flächen versehen sind, die so zusammenwirken, daß sie eine allseitige Bewegung der Messerkörpernabe in bezug auf die Antriebswelle ermöglichen.
  • Vorteilhafterweise ist das Einsatzstück mit dem Ende der Antriebswelle verschraubt und weist ein Paar diametral zueinan der angeordnete Ausnehmungen zur teilweisen Aufnahme von kugelförmigen Kugeln auf, die dazu dienen, das Antriebsmoment von der Antriebswelle auf die Messerkörpernabe zu übertragen.
  • Dabei kann die Innenseite der Messerkörpernabe ein Paar sich diametral gegenüberliegende Ausnehmungen aufweisen, die sich von einer Seitenfläche der Messerkörpernabe aus nach innen erstrecken, jedoch nicht vollständig bis zum anderen Ende der Messerkörpernabe verlaufen, wobei die Ausnehmungen das Einbringen des Einsatzstücks und der drehmomentübertragenden Kugeln in die Bohrung ermöglichen, wenn das Einsatzstück in einem Verhältnis von 90° zu der Fläche der Messerkörpernabe orientiert wird, wobei das Einsatzstück dann um 90° gedreht wird, um die teilweise kugelförmigen Flächen in der Bohrung der Messerkörpernabe und an der Außenfläche des Einsatzstücks miteinander in Eingriff zu bringen.
  • Vorteilhafterweise können die Ausnehmungen in der Innenseite der Bohrung des Messerkörpers eine mittig angeordnete Ausnehmung oder Nut aufweisen, die die drehmomentübertragenden Kugeln beim Einbringen des Einsatzstücks aufnimmt, wobei das Einsatzstück in eine Endposition gedreht wird, in der die drehmomentübertragenden Kugeln an Ort und Stelle verriegelt werden und die Zusammenfügung des Einsatzstücks auf der Antriebswelle durch einen Schraubengewindezusammengriff zwischen der Antriebswelle und der Innenfläche des Einsatzstücks zustande kommt.
  • Die Einzelheiten der Konstruktion und der Funktionsweise werden im folgenden ausführlicher beschrieben, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen verwiesen wird, die Bestandteil dieser Beschreibung sind, wobei gleiche Bezugszeichen durchweg gleiche Teile bezeichnen.
  • 1 ist eine Schnittansicht eines Granulators und stellt die sich selbst ausrichtende Messerkörpernabe in Verbindung mit weiteren Elementen eines Granulators dar.
  • 2 ist eine Draufsicht auf die Messerkörpernabe ohne die Schneidmesser und veranschaulicht die Orientierung der Elemente der Nabe.
  • 3 ist eine Schnittansicht in vergrößertem Maßstab längs der Schnittlinie 3-3 von 2 und veranschaulicht die zusammenpassende Anordnung der einander entsprechenden, teilweise kugelförmigen Flächen außen an dem Einsatzstück und innen in der durch die Messerkörpernabe führenden Bohrung.
  • 4 ist eine Schnittansicht in vergrößertem Maßstab längs der Schnittlinie 4-4 von 2 und veranschaulicht weitere konstruktive Einzelheiten der sich selbst ausrichtenden Messerkörpernabe einschließlich der Ausnehmungen in der Messerkörpernabe.
  • 5 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, die die Konstruktion der Messerkörpernabe und des Einsatzstücks sowie die Art und Weise verschanschaulicht, in der das Einsatzstück in die Bohrung der Messerkörpernabe eingebracht wird.
  • In den Zeichnungen stellt 1 die Konstruktion eines Unterwassergranulators dar, in den die sich selbst ausrichtende Messerkörpernabe gemäß der vorliegenden Erfindung eingebaut ist. Der Granulator weist ein Einlaßgehäuse 10 mit einem Einlaßkanal 12 zur Aufnahme einer Polymerschmelze aus weiter oben angeordneten Anlagen auf. Die Polymerschmelze wird durch einen Kegelvorsprung 14 nach außen abgelenkt und strömt in eine Vielzahl von Extrusionsöffnungen 16 in einem Düsenteller 18. Der Düsenteller 18 ist mittels Befestigungsschrauben 20 oder dergleichen an dem Einlaßgehäuse befestigt und mit Heiz elementen 22 versehen, die in Höhlungen 24 in dem Düsenteller angeordnet sind. Der Düsenteller weist einen Abschlagkopf 26 aus verschleißfestem Material auf, der zusammen mit Wärmeübertragungsplatten 28 an dem Düsenteller angebracht ist. An dem Gehäuse und dem Düsenteller ist eine Schneidkammer befestigt, die allgemein mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnet ist und einen Einlaßkanal 32 für das Umlaufwasser und einen Ablaßkanal 34 für das Wasser und die Pellets aufweist. Die Schneidkammer besitzt einen Flansch 36, der an dem Düsenteller und dem Gehäuse befestigt ist, sowie einen Flansch 38 am entgegengesetzten Ende desselben, der eine geneigte Fläche 40 zum Zusammenwirken mit einem ähnlichen Flansch an einem mit einer Antriebseinheit verbundenen Einsatzstück aufweist. Durch die Schneidkammer 30 verläuft eine Antriebswelle 42 und und hält und treibt eine Messerkörperanordnung 44 an, die eine Nabe 46 und eine Vielzahl von Schneidmessern 48 aufweist, deren Klingen mit dem Abschlagkopf 26 und der Austrittsstelle der Düsen 16 zusammenwirken. Die gesamte soeben beschriebene Konstruktion ist von herkömmlicher Art, und die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere die Nabe 46 und die Art und Weise, in der diese auf der Antriebswelle 42 befestigt ist und von dieser zwecks Selbstausrichtung der Nabe und dadurch der Schneidelemente 48 mit dem Abschlagkopf 26 gehalten wird.
  • Wie in 2 dargestellt, weist die Messerkörperanordnung 44 eine Vielzahl von Armen 50 mit Einschnitten 52 auf, die die Messerklingen aufnehmen, die unter Anwendung herkömmlicher, in die Gewindebohrungen 54 eingeschraubter Befestigungsvorrichtungen befestigt sind, wie dies im Stand der Technik wohlbekannt ist. Die Arme 50 sind einstückig mit der mittigen Nabe 46 ausgebildet, die mit einem mit Außengewinde versehenen, verkleinerten Endabschnitt 56 an der Antriebswelle 42 verbunden ist. Die Nabe 46 ist mit einer axialen Bohrung 58 versehen, die durch diese verläuft und eine Innenseite aufweist, die teilweise kugelförmig ist und mit dem Bezugszeichen 60 bezeichnet ist und in den 3 und 5 dar gestellt ist. In der Bohrung 58 ist ein Einsatzstück 62 positioniert, das eine durch dieses hindurchführende, mit Innengewinde versehene Bohrung 64 zum Aufschrauben auf das mit Gewinde versehene verkleinerten Ende 56 der Welle 42 aufweist. Die Außenfläche des Einsatzstücks 62 ist zum Teil kugelförmig, ist mit dem Bezugszeichen 66 bezeichnet und in den 35 dargestellt, wobei die Krümmung der teilweise kugelförmigen Flächen, wie in 3 zu sehen ist, mit dem Durchmesser der teilweise kugelförmigen Flächen an den Endrändern desselben zusammenpaßt oder diesem entspricht und eng mit diesem zusammenwirkt, und wobei dieser kleiner ist als der Durchmesser an den mittigen Abschnitten der teilweise kugelförmigen Flächen.
  • Die zum Teil kugelförmige Außenfläche 66 des Einsatzstücks 62 ist mit einem Paar einander diametral gegenüberliegender, im allgemeinen halbkugelförmiger Ausnehmungen 68 versehen, die von den Endrändern der teilweise kugelförmigen Fläche 66 gleich weit entfernt sind, wie in den 4 und 5 zu sehen ist. In jeder der halbkugelförmigen Ausnehmungen 68 befindet sich eine kugelförmige Kugel 70.
  • Die Nabenbohrung 58 weist ein Paar einander diametral gegenüberliegender, halbzylindrischer Ausnehmungen 72 auf, die an ihren inneren Enden nahe an dem entgegengesetzten Ende der Bohrung 58, jedoch im Abstand davon, und in einem teilweise kugelförmigen inneren Ende 74 enden. Die Ausnehmungen 72 nehmen die Kugeln 70 auf, die für die Übertragung des Drehmoments von der Welle 42 und dem Einsatzstück 62 auf die Nabe 46 sorgen.
  • Damit das Einsatzstück 62 und die Kugeln 70 in bezug auf die Bohrung 58 eingebracht werden können, weist die Bohrung 58 eine axiale Ausnehmung 76 auf, die am Umfang in einem kurzen Abstand von den Rändern der Ausnehmung 72 verläuft und an einem inneren Ende 78 endet, das sich in einem Abstand von dem kugelförmigen Abschnitt 74 der Ausnehmung 72 befindet. Die Ausnehmungen 76 sind vorgesehen, damit die zum Teil kugelförmige Fläche 66 des Einsatzstücks 62 in die Bohrung eingeführt werden kann, wenn das Einsatzstück 62 in senkrechter Lage zur Bohrung orientiert ist, wie in 5 veranschaulicht ist. Die Kugeln 70, die in geeigneter Weise durch Einbringen von Fett oder dergleichen in die Höhlungen 68 eingelegt und dort festgehalten werden, werden in die Ausnehmungen 72 eingebracht, wenn das zusammengefügte Einsatzstück 62 in die Bohrung 58 gebracht wird, bis die Kugeln 70 an einen mittigen Punkt zwischen den beiden Enden der Bohrung 58 gelangen. Nunmehr läßt sich das Einsatzstück 62 um 90° in die Bohrung 58 eindrehen, wobei die teilweise kugelförmigen Flächen 60 und 66 in der in 3 dargestellten Weise eng mit der Krümmung der Flächen 60 und 66 zusammenwirken, die dazu dienen, das Einsatzstück 62 in der Bohrung 58 zu halten und die Kugeln 70 in den Ausnehmungen 68 und 72 festzuhalten.
  • Die Kugeln 70 übertragen das Drehmoment, und die Flächen 60 und 66 versetzen die Nabe 46 in die Lage, sich allseitig in bezug auf die Antriebswelle zu drehen, wodurch die Messerkörpernabe und die Schneidmesser 48 parallel und in einem geringen Abstand von dem Abschlagkopf orientiert werden können, um den extrudierten Kunststoff zu Pellets zu zerschneiden. Wenn das Einsatzstück aus der in 5 dargestellten Position in die in den 24 dargestellte Position in die Messerkörpernabe eingebaut ist, können die Messerkörpernabe und das Einsatzstück auf der Antriebswelle 42 befestigt werden, indem das Innengewinde 64 mit dem Außengewinde 56 zusammengeschraubt wird, bis die in einem Ende des Einsatzstücks 62 ausgebildete axiale Ausnehmung 80 das Schulterelement 82 am Ende der Welle aufnimmt, wobei die zusammenpassenden kugelförmigen Flächen 62 und 66 auf Grund des Abstands zwischen dem Umfang der inneren Ausnehmung 80 und dem Umfang der Flächen 66 und 60 etwas radial nach außen orientiert sind. Dadurch kann sich die Messerkörpernabe allseitig auf dem Ein satzstück 62 drehen. Die Nabe und das mit dieser zusammengefügte Einsatzstück können von Hand auf das Wellengewinde 56 aufgeschraubt werden, um das Einsatzstück und die Nabe zu befestigen oder zu lösen. Bei Bedarf kann ein Holzhammer benutzt werden, um leicht auf die Nabe zu klopfen, um die Nabe festzuschlagen oder zu lockern. Die sich selbst ausrichtende Nabe wurde zwar in Verbindung mit einer Messerkörperanordnung für Unterwassergranulatoren beschrieben, sie kann jedoch auch für andere Zwecke eingesetzt werden, bei denen ein sich drehendes Element auf einer Welle befestigt ist, damit sich das sich drehende Element mit einer zugehörigen Konstruktion ausrichten kann.

Claims (5)

  1. Sich selbst ausrichtende Messerkörpernabe zur Verwendung in einem Unterwassergranulator, die mit einer Antriebswelle verbunden ist, und es Messerklingen an der Messerkörpernabe ermöglicht, sich an einem Abschlagkopf an einem Extrusionsdüsenteller auszurichten und sich parallel zu diesem zu bewegen, wobei die Messerkörpernabe eine mittig angeordnete axiale Bohrung aufweist, die von einer teilweise kugelförmigen Innenseite begrenzt wird, die mit einer Krümmung versehen ist, die einen Mittelpunkt im Mittelpunkt der Nabe aufweist, ein Einsatzstück in Form eines ringförmigen, in die Bohrung aufgenommenen Elementes, wobei das Einsatzstück eine teilweise kugelförmige Außenfläche aufweist, die mit einer Krümmung versehen ist, die einen Mittelpunkt im Mittelpunkt der Nabe aufweist, wobei die teilweise kugelförmigen Flächen einander entsprechen und nahezu ohne Spiel zueinander passen und jede der teilweise kugelförmigen Flächen eine Ausnehmung aufweist, die ein drehmomentübertragendes Element aufnimmt, das teilweise in die Ausnehmungen in den teilweise kugelförmigen Flächen eingebracht ist, um die Nabe antreibend mit dem Einsatzstück zu verbinden und eine allseitige Drehbewegung der Nabe in Bezug auf das Einsatzstück durch eine relative Winkelbewegung der Nabe in Bezug auf das Einsatzstück zu ermöglichen, wobei das Einsatzstück eine Einrichtung aufweist, die das Einsatzstück auf einer Antriebswelle befestigt, um das Drehmoment auf die Messerkörpernabe zu übertragen.
  2. Messerkörpernabe nach Anspruch 1, bei der das drehmomentübertragende Element eine Kugel umfaßt und die Ausnehmung in der teilweise kugelförmigen Außenfläche des Einsatzstücks im wesentlichen halbkugelförmig konfiguriert ist.
  3. Messerkörpernabe nach Anspruch 2, bei der die Ausnehmung in der Innenseite der Messerkörpernabe halbzylindrisch konfiguriert ist und mit einer Endfläche der Messerkörpernabe in Verbindung steht, so daß das Einsatzstück mit der Messerkörpernabe zusammengefügt werden kann, indem die drehmomentübertragende Kugel in die Ausnehmung in der Messerkörpernabe eingebracht wird.
  4. Messerkörpernabe nach Anspruch 3, bei der die teilweise kugelförmige Fläche in der Messerkörpernabe eine gekrümmte Ausnehmung aufweist, die axial von einer Fläche der Messerkörpernabe ausgeht, wobei sich die gekrümmte Ausnehmung am Umfang nach beiden Seiten der halbzylindrischen Ausnehmung in der Innenseite der Messerkörpernabe erstreckt, so daß die teilweise kugelförmige Außenfläche des Einsatzstücks eingeführt werden kann, wenn das Einsatzstück in einem Verhältnis von 90° zu der Messerkörpernabe orientiert wird und in die Bohrung der Messerkörpernabe eingeführt wird, wobei die halbzylindrische Ausnehmung die drehmomentübertragende Kugel aufnimmt und die gekrümmte Ausnehmung die teilweise kugelförmigen Flächen an dem Einsatzstück aufnimmt, so daß das Einsatzstück eingebracht werden kann, indem dieses nach innen in die Bohrung bewegt wird, wenn es in einem Verhältnis von 90° zu der Messerkörpernabe steht, und dieses dann um 90° gedreht wird, um die teilweise kugelförmigen Flächen aufeinanderpassend zu orientieren.
  5. Messerkörpernabe nach Anspruch 4, bei der die Innenseite des Einsatzstücks ein Innengewinde zur Aufnahme eines verkleinerten, mit Gewinde versehenen Endes an der Antriebswelle besitzt, wobei die teilweise kugelförmige Fläche an dem Einsatzstück einen Abschnitt des Endes der Antriebswelle umschließt, so daß die Messerkörpernabe eine selbstausrichtende Drehbewegung in Bezug auf die Antriebswelle und das Einsatzstück ausführen kann, so daß die Messerkörpernabe und die daran angebrachten Messerklingen mit dem Abschlagkopf an dem Düsenteller ausgerichtet werden können.
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