DE2031737A1

DE2031737A1 - Vorrichtung zum Ausschäumen von Hohlräumen in Werkstücken mit Schaumstoffen

Info

Publication number: DE2031737A1
Application number: DE19702031737
Authority: DE
Inventors: Karl 5000 Köln; Schulte Klaus 5090 Leverkusen Breer
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1970-06-26
Filing date: 1970-06-26
Publication date: 1971-12-30
Also published as: GB1357791A; AT313560B; DE2031737B2; SE359770B; US3794451A; CA950161A; FR2096794A1; FR2096794B1; NL7108836A; CH535115A

Description

FARBENFABRIKEN BAYER AG

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Mr/ksch./ -

Vorrichtung zum Ausschäumen von Hohlräumen in Werkstücken mit

Schaumstoffen

Die vorliegende Erfindung richtet sieh auf eine Verrichtung zmt Ausschäumen vom Hohlräumen in Werkstücken mit Sehaumstoffen bestehend aus einer Mischkammer mit Zuführleitungen und Einlaß« düsen für die miteinander- reagierenden. Komponenten und einep Auslaßöffnung.

Es ist aligemein bekannt, diese Vorrichtung in Form eines Mischkopf es zu gestalten,, der die'Mischkammer enthält und wobei die Einlaßdüsen in, der- Mischkammerwandung angeordnet sind.

Der Nachteil dieser Mischköpfe ist darin zu; sehen,, daß die Mischkammer nach jeder Benutzung gespült werden muß, um! Ansätze von bereits in der Mischkammer ausreagier tem Schaumstoff zu vermeiden., Als Spülmittel wird in der Regel Luft, eine der Komponenten oder ein Lösungsmittel verwendet. Dadurch geht Material verloren,, bzw?.;" sind besondere Vorrichtungen zur Zuführung der Spüliuft oder des Lösungsmittels erforderlich. Weiterhin ist von Nachteil,, daß diese Spülmittel irgendwie aufgefangen werden müssen, um nicht die

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Umgebung zu verschmutzen, sowie der mit dem SpüüLvoirgang verbundene Zeitaufwand« .

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Mischkammer za. schaffen, deren Spülen nicht mehr¹ erforderlich. 1st und deshalb Insbesondere für das Ausschäumen von serienartigen Werkstücken Im Fliesbandverfahren geeignet ist, wie beispielsweise hohle Karosserieteile In der Autoindustrie«

Diese Aufgabe wird erflndungsgemaß dadurch gelöst„ daß die Mischkammer als sogenannte verlorene Mischkammer in der Wandung des auszuschäumenden Werkstückes angeordnet 1st, und die Einlaßdüsen. zu einem Vorrichtungstell mit einem Paßstück zusammengefaßt sind* das mit einem Zentrlerstüek an, der Mischkammer korrespondiert, so daß bei dem auf das Zentrlerstüek aufgesetzten Paßstück die Mischkammer nach außen, abgeschlossen Ist.

Insbesondere bei geformten Werkstücken ist gemäß einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung die verlorene Mischkammer in die Wandung des Werkstückes elngeformt» Bles kann sofort beim Preß-, Gleß-oder flefziehvorgang geschehen, dem das Werkstück unterworfen wird«

Alternativ hierzu schlägt die Erfindung; vor> daß die verlorene Mischkammer aus einem Einsatzstück: besteht und Im eine entsprechende Ausnehmung des Werkstückes eingepaßt 1st., Dieses Einsatzstück besteht beispielsweise aus einem im Spritzgußverfahren gefertlgtenEunststaff- oder Metall tell« BIe Ausnehmung im Werkstück für dieses Einsatzstück Ist beispielsweise durch Bohren oder Stanzen herstellbar oder kann, auch bereits beim Gießen berücksichtigt werden,, sofern es die foleranzem erlauben und das Werkstück im Gießverfahren, hergestellt wird. ^:

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Nach einer besonderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Mischkammer nach außen mit einer Abdeckscheibe verschlossen. Dies hat den besonderen Vorteil, daß das Werkstück eine glatte oder zu mindest ansehnliche Oberfläche aufweist. Die Abdeckscheibe ist vorzugsweise so gestaltet, daß sie durchstoßbar ist.

Gemäß einem besonderen Vorschlag besitzen deshalb die Einlaßdüsen injektionsartige Mündungen, mit denen die Abdeckscheibe durchstoßbar ist.

Nach einer alternativen Ausführungsform weist die Abdeckscheibe mindestens eine Bohrung auf. In diesem Falle ist die Bohrung so angeordnet, daß bei aufgesetzten Einlaßdüsen diese durch die Bohrung oder Bohrungen die Komponenten in die Mischkammer hineinspritzen. Vorzugsweise besteht die Abdeckscheibe aus elastischem Werkstoff. Dies hat den Vorteil, daß sie sich an die Düsenwandung abdichtend anschmiegt, so daß ein Versprühen der Komponenten nach der Seite vermieden wird.

Vorzugsweise vertieft sich die Außenfläche der Abdeckscheibe zu ihrer Mitte hin. Dadurch wird erreicht, daß das in der Mischkammer verbleibende und ausschäumende Gemisch aufgrund seiner Ne.igung zum Ausdehnen den gesamten zur Verfügung stehenden Raum ausfüllt und die Abdeckscheibe nach außen wölbt, so daß diese im Endzustand mit der Oberfläche des Werkstückes eine im wesentlichen ebene Fläche bildet. Die Stirnflächen der Einlaßdüsen bzw. die Stirnfläche des Paßstückes sind der Außenkontur der Deckscheibe vorzugsweise entsprechend angepaßt.

Als weitere besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht die Erfindung vor, daß die Einlaßdüsen aus konzentrisch angeordneten Düsen (Zweistoffdüse) bestehen. Dies hat den Vorteil, daß die beiden Komponenten konzentrisch in die Mischkammer eingedüst werden, so daß nur eine Bohrung oder ein Einstich bei der

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Verwendung von Abdeckscheiben erforderlich ist, wodurch für die spätere Gleichmäßigkeit der Oberfläche desWerkstückes beigetragen wird.

Um das Austreten der komponenten oder des Gemisches zwischen Mischkammer-und aufgesetztem Paßstück mit Sicherheit zu vermeiden, sieht die Erfindung nach einer besonderen Ausführungsform vor, daß das Paßstück und die Mischkammer während des Gemischeintrags durch miteinander korrespondierenden Kopplungselemente verbindbar sind. Vorzugsweise sind die Kopplungselemente als schraubenlinienförmige Schlitze mit korrespondierenden GewindeflUgeln ausgebildet. Eines dieser Elemente ist dabei am Paßstück, das andere an der Mischkammer angeordnet. Durch Verdrehen der Gewindeflügel in die schraubenförmigen Schlitze hinein wird die Verbindung für die Zeit des Gemischeintrags hergestellt. Alternativ hierzu sind als Kopplungselemente am Zentrierstück der Mischkammer Fanglöcher vorgesehen und am Paßstück der Einlaßdüsen mit den Fanglöchern korrespondierende Fanghaken angeordnet. Hierbei werden die Fanghaken in die etwas größeren oder schlitzförmig gestalteten Fanglöcher eingerastet und dann das Paßstück leicht verdreht, bis die Fanghaken unter die Mischkammerwandung greifen.

Um nicht das gesamte aus Einlaßdüsen und Zuführungsleitungen bestehende Vorrichtungsteil von Hand oder bei größeren Anlagen automatisch verdrehen zu müssen, sieht die Erfindung vorzugsweise vor, daß das Paßstück um seine Mittelachse drehbar gelagert ist. Die Lagerung dieses. Paßstückes ist dabei an dem Voj*riehtungsteil, das die Düsen trägt oder an der Düsenwandung selbst, angeordnet.

Je nach Art, wie die Einlaßdüsen angeordnet sind, ist es von Vorteil, die Mischkammer mit einer zentrischen oder einer oder mehreren exentrischen Auslaßöffnungen zu versehen. Sind die Mündungen der Einlaßdüsen in an sich bekannter Weise exentrisch

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zur Mittelachse der Mischkammer angeordnet, erscheint eine zentrale Auslaßöffnung der Mischkammer vorteilhaft. Im anderen Falle, beispielsweise bei Verwendung von konzentrisch angeordneten Einlaßdüsen, die vorzugsweise in der Mittelachse der Mischkammer münden, sollten eine oder mehrere Auslaßöffnungen exentrisch angeordnet sein.

Nach einer besonderen Ausführungsform sieht die Erfindung weiterhin vor, daß die Mischkammer auf das Paßstück aufsetzbar und mittels des Vorrichtungsteils in die Ausnehmung des Werkstückes einpaßbar ist. Diese Manipulation vereinfacht den Arbeitsablauf sehr wesentlich und läßt sich in einfacher Weise bewerkstelligen, in dem am Paßstück Aufsteckdorne angeordnet sind, die in entsprechende S teckl öcher des Einsatzstückes einsteckbar sind, so daß die aufgesetzte verlorene Mischkammer darauf gehalten wird. Gleichzeitig dienen diese Aufsetzdorne und Einsteckbohrungen der Zentrierung der Mischkammer zu dem Vorrichtungsteil mit Paßstück. Das Vorrichtungsteil mit Paßstück und mit der aufgesetzten, als Einsatzstück ausgebildeten Mischkammer ist nun von Hand in einfacher Weise in eine in der Wandung des auszuschäumenden Werkstückes angeordnete Ausnehmung einpreßbar.

In einer Zeichnung sind verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt und zwar zeigen:

Figur ta eine erste Ausführungsform in teilweisem Längsschnitt,

Figur 1b einen Schnitt gemäß Linie A-B in Figur 1a,

Figur Ic eine Draufsicht der in Figur ta gezeigten Mischkammer.

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Figur 2a eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung im teilweisen Längsschnitt,

Figur 2b einen Schnitt gemäß Linie C-D in Figur 2a,

Figur 2c eine Draufsicht auf die in Figur 2a gezeigte Mischkammer,

Figur Ja eine erste Aus führungs form des Paßstückes mit Kopplungselementen in teilweisem Längsschnitt,

ψ Figur Jb eine Mischkammer mit korrespondierenden Kopplungselementen im Längsschnitt,

Figur 3c die Mischkammer gemäß Figur Jb in der Draufsicht.

Figur 4a eine zweite Aus führungs form des Paßstückes mit Kopplungselementen in teilweisem Längsschnitt,

Figur 4b eine Mischkammer mit korrespondierenden Kopplungselementen im Längsschnitt,

Figur 4c die Mischkammer gemäß Figur 4b in der Draufsicht.

Figur 5a eine Vorrichtung mit injektionsartigen Mündungen der Einlaßdüsen in der Seitenansicht,

Figur 5b eine mit der Vorrichtung gemäß Figur 5a korrespondierende Mischkammer im Längsschnitt,

Figur 6a eine besondere Ausgestaltung des Paßstüakes in der Seitenansicht,

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Figur 6b eine mit dem Paßstück gemäß Figur 6a korrespondierende Mischkammer im Längsschnitt in ungefülltem Zustand,

Figur 6c eine Mischkammer gemäß Figur 6b im gefüllten Zustand, ebenfalls im Längsschnitt,

Die Bezügszeichen sind für vergleichbare Elemente der verschiedenen Ausführungsformen mit gleichen Dezimalzahlen bezeichnet, wobei zur Kennzeichnung der Jeweiligen Figur die Figurenzahl als Hunderterstelle vorangesetzt ist.

In den Figuren 1a, 1b und 1c besteht das Vorrichtungsteil 101 aus einem Handgriff 102, den Zuführungsleitungen 103 und 104 für die miteinander reagierenden Komponenten, den Einlaßdüsen 105 und 106 und einem Paßstück 107. Die Einlaßdüsen 105 und 106 bestehen jeweils aus einem Düsenmantel 108 und einer Düsennadel 109. Das Paßstück 107 ist auf einem Zentrierstück 110 einer Mischkammer 111 aufgesetzt und dichtet dabei den Mischkammerraum 112 nach außen ab. Die Mischkammer 111 ist in eine Ausnehmung 113, die in der Wandung 114 des Werkstückes 115 angeordnet ist, eingepreßt. Sie besteht aus einem gespritzten Kunststoffteil und weist eine zentrisehe Auslaßöffnung 116 auf. Die Vorrichtung wird betätigt mittels eines Druckknopfschalters 117· Die durch die Düsen 105 und 106 eingeführten Komponenten vermischen sich in der Mischkammer 111 zu einem reaktionsfähigen Gemisch. Dieses Gemisch verläßt den Mischkammerraum 112 in noch flüssigem Zustand durch die Auslaßöffnung 116 und gelangt in den auszuschäumenden Hohlraum 118 des Werkstückes 115· Hier schäumt das Gemisch auf und füllt den Hohlraum 118 vollständig aus. Im Mischkammerraum 112 verbleibt ein Gemischrest, der dort ausreagiert. Wurden hochreaktive Komponenten verwendet, so bildet die Stirnfläche des Paßstückes bzw. der Düsen gleichzeitig die Formwand für den in der

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Mischkammer ausschäumenden Gemischrest. Bei langsam reagierenden Komponenten ist das Vorrichtungsteil 101 mit dem Paßstück I07 bereits wieder abgenommen, wenn der Gemischrest im Mischkammerraum 112 ausschäumt. In diesem Falle schäumt dieser Gemischrest über den Mischkammerrand hügelartig hinaus und kann in einfacher V/eise mit einem Messer plan zur Oberfläche des Werkstückes abgeschnitten werden.

In Figur 2a, 2b und 2c besteht das Vorrichtungsteil 201 aus einem Handgriff 202 und Zuführungsleitungen 203 und 204 und einer Zweistoffeinlaßdüse 219, Diese besteht aus dem Düsenmantel 208 und einer zentrisch durchbohrten Düsennadel 209* sowie einem Ringkanal 220, der die verengte Spitze 221 der Düsennadel 209 umgibt und über eine Bohrung 222 mit der Zufuhrleitung 2Oj5 in Verbindung steht, während die Bohrung 223 der Düsennadel 209 an die Zuführungsleitung 204 angeschlossen ist. Die Mischkammer 211 ist in die Wandung 214 des Werkstückes 215 eingeformt und weist ein konisches Zentrierstück 210 auf, das mit dem Paßstück 207, welches hier unmittelbar mit dem Düsenmantel 208 vereinigt ist, korrespondiert» Da die Düsenmündung 224 in der Mittelachse der Mischkammer 211 angeordnet ist, sind die Auslaßöffnungen 216 konzentrisch in der Wandung der Mischkammer 211 vorgesehen. Betätigt wird die Vorrichtung mittels des Druckknopfschalters 21 7. Die Wirkungsweise bzw. der Füllvorgang entspricht im wesentlichen der Beschreibung zu Figur 1.

In Figur J>a. ist am Vorrichtungsteil j501 ein Gewindestück 325 angeordnet, auf das eine Überwurfmutter 326 aufgeschraubt ist, in der ein Paßstück 307 in der Ausdrehung 327 drehbar gelagert ist. Die Überwurfmutter ist auf dem Düsenmantel 308 drehbar aufgepaßt und weist an seinem unteren Ende einen Absatz 328 auf, auf dessen Umfangsfläche gewindeförmige Flügel 329 angeordnet sind. Das Paß-' stück 307 ist in die in Figur Jb und Figur ^c gezeigte Mischkammer 311 einsetzbar, indem das Paßstück 307 derart verdreht wird, daß

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die gewinde art igen Flügel 329 in die gewinde art igen Schlitze 330 eingreifen. Der Absatz 328 des Paßstückes 307 wird dabei in das Zentrierstück 310 hineingezogen und dichtet den Mischkammerraum ■ 312 nach außen ab. Die Auslaßöffnung der Mischkammer ist mit 316 bezeichnet.

In Figur 4a ist das Vorrichtungsteil 401 ebenfalls mit einem Gewindestück 425 versehen, auf das eine Überwurfmutter 426 aufgeschraubt ist, die das Paßstück 407 in der Ausdrehung 427 um den Düsenmantel 4o8 drehbar hält. Am unteren Ende des Paßstückes 407 ist ein Absatz 428 vorgesehen, der auf seinem Umfang Fanghaken ä 429 aufweist. Diese Fanghaken 429 sind in die Fanglöcher 430 der Mischkammer 411, die in Figur 4b und 4c dargestellt ist, einschiebbar. Auf diese Weise wird der Mischkammerraum 412 nach außen abgedichtet. Das Gemisch verläßt die Mischkammer 411 durch die Auslaß öffnung 41 6. Die Fanglöcher 430 sind in einem Zentrierstück 410 angeordnet, das mit dem Absatz 428 des Paßstückes 407 korrespondiert. ,

In Figur 5a weist die Stirnfläche des Paßstückes 507 bzw. der Einlaßdüsen 505 und 506 injektionsnadelartige Mündungen 53I und 532 auf. Außerdem sind an dieser Stirnfläche Aufstecknocken 528 angeordnet. Diese passen in Stecklöcher 510 der in Figur 5b dargestellten Mischkammer 511. Diese Mischkammer 5I1 besteht aus zwei im Spritzgußverfahren gefertigten Einzelteile, wobei " ein Teil aus einem Ring 533 besteht, der auf einer Stirnseite eine angeformte Abdeckscheibe 534 aufweist und aus dem auch die Stecklöcher 5.10 ausgenommen sind. Das zweite Mischkammer teil 535 umschließt den eigentlichen Mischkammerraum 512 und ist Über Nut 536 und Feder 537 mit dem Teil 533 verbunden. Bei festem Aufsetzen des Vorrichtungsteils 501 (Figur 5I) auf die Mischkammer 511 durchstoßen die nadelartigen Mündungen 53I und 532 der Einlaßdüsen 505 und 506 die Abdeckscheibe 534, so daß die Komponenten in die Mischkammer 511 eingespritzt werden können.

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Die Abdeckscheibe 5j54 stellt eine völlige Abdichtung nach außen sicher.

In Figur 6a ist eine ZweistoffeinlaßdUse 619 angedeutet, deren Mündungsende gleichzeitig als Paßstück 607 ausgebildet ist. Die Stirnfläche 658 der Zweistoffdüse 619 ist ballig ausgebildet und paßt somit auf die in Figur 6b dargestellte leere Mischkammer 611, deren Abdeckscheibe 6}4 sich zur Einspritzbohrung 659 vertieft. Diese Einspritzbohrung 639 ist entsprechend der zentrischen DüsenmUndung 624 in der Mittelachse der Mischkammer 611 angeordnet. Auslaßöffnungen 616 sind in der Seitenwandung der Mischkammer vorgesehen, damit eine gute Durchwirbelung der eingedüsten Komponenten stattfindet, bevor sie den Mischkammerraum 612 verlassen. In Figur 6c ist die Mischkammer 611 gemäß Figur 6b dargestellt, jedoch in ausgeschäumten Zustand. Der im Mischkammerraum 616 verbliebene Gemischrest ist darin ausreagiert und hat die elastische Deckscheibe 6^4 nach oben geviölbt, so daß sie mit der Oberfläche des Werkstückes (nicht dargestellt) eine ebene Fläche bildet. Die Elastizität und Durchwölbung der Deckscheibe 6j54 ist im Hinblick auf den zu erwartenden Schäumdruck ausgelegt worden, damit die ebene Oberfläche nach dem Ausreagieren des Gemischrestes im Mischkammerraum 612 gewährleistet ist. Der durch die Einspritzbohrung 639 austretende Schaumstoff kann in einfachster Weise mit einem Messer abgeschnitten werden.

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Claims

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Patentansprüche;

1.) Vorrichtung zum Ausschäumen von Hohlräumen in Werkstücken mit Schaumstoff, bestehend aus einer Mischkammer mit Zuführungsleitungen und einer Auslaßöffnung, und Einlaßdüsen für die miteinander reagierenden Komponenten, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer (11) als sogenannte verlorene Mischkammer in der Wandung (14) des auszuschäumenden Werkstückes (15) angeordnet ist und die Einlaßdüsen (5,6) zu einem Vorrichtungsteil (1) mit einem Paßstück (7) zusammengefaßt sind, das mit einem Zentrierstück {10) an der Mischkammer (11) korrespondiert, so daß bei auf das Zentrierstück (10) aufgesetzten Paßstück (7) die Mischkammer (11) nach außen abgeschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verlorene Mischkammer (211) in die Wandung (214) des Werkstückes (215) eingeformt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verlorene Mischkammer (111) aus einem Einsatzstück besteht und in eine entsprechende Ausnehmung (113) des Werkstückes (115) eingepaßt ist. .'■'■■

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer (511, 611) mit einer Abdeckscheibe (534, 634) verschlossen ist,

5. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßdüsen (505, 506) injektionsnadelartige Mündungen (531 $ 532) aufweisen, mit denen die Abdeckscheibe (534) durchstoßbar ist.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckscheibe (6^4) mindestens eine Bohrung (639) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckscheibe (534, 6j54) aus elastischem Werkstoff besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche der Abdeckscheibe (634) sich zu ihrer Mitte hin vertieft.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßdüsen aus konzentrisch angeordneten Düsen (219) (Mehrstoffdüse) bestehen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9* dadurch gekennzeichnet, daß das Paßstück (307, 407) und die Mischkammer (211, 411) während des Gemischeintrags durch miteinander korrespondierende Kopplungselemente (329* 330 bzw. 429* 4^0) verbindbar sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungselemente als sehraubenlinienförmige Schlitze (3JO) mit korrespondierenden Gewindeflügeln (329) ausgebildet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungselemente als Fanglöcher (4^0) mit korrespondierenden Fanghaken (429) ausgebildet sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Paßstück (307, 407) um seine Mittelachse drehbar gelagert ist.

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14. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer (611) wenigstens eine exzentrisch angeordnete Auslaßöffnung (616) aufweist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2 bis 14), dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer (111) auf das Zentrierstück (110) aufsetzbar und mittels des Vorrichtungsteils (101) in die Ausnehmung (113) des Werkstückes (115) einpreßbar ist.

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