DE2157122A1

DE2157122A1 - Vorrichtung zum Zünden eines hülsen losen Tablettentreibsatzes

Info

Publication number: DE2157122A1
Application number: DE19712157122
Authority: DE
Inventors: Lawrence J East Haven Conn Brunelle (V St A )
Original assignee: Olin Corp , New Haven, Conn (V St A )
Priority date: 1970-12-03
Filing date: 1971-11-17
Publication date: 1972-06-08
Also published as: CA936301A; ES394756A1; CH540746A; AU447288B2; FR2117407A5; GB1326469A; ZA714959B; AU3233571A; JPS512671B1

Description

"Vorrichtuna zum Zünden eines hülsenlosen Tablettentreibsatzes"

Ü:iLLL 3. Dezember 197o; V.St.A.
Anmelde-Nr. 94 835

Die Erfinduna bezieht sich auf eine Vorrichtuna zum Zünden ei-nes hülsenlosen Tablettentreibsatzes, insbesondere für Brennkraf tbolsensetzgeräte, mit einer Karrmer für die Aufnahme des

Tablettentreibsatzes und einer Schlagbolzenanordnung für deren ZünduncT.

Es sind bereits Brennkraftbolzensetzgeräte zum Eintreiben von Bolzen in Holz, Beton, rietall oder dergl. bekannt, v/elche als Treibsätze hülsenlose Tabletten verwenden, die beispielsweise aus kompaktierter Nitrozellulose bestehen, die noch zusätzlich mit einem Zünder versehen sein können. Es hat sich jedoch gezeigt, daß derartige Tablettentreibsätze in den dafür vorgesehenen Zündkamnern in den Bolzensctzneräten nicht immer zuverlässig aezündet v/c r el an können. Bekanntermaßen wird der Tablettentreibsatz in einer Zündkammer anlieaend an ein amboßar-

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tiges Stoßglied angebracht, welches im allgemeinen perforiert ist, so daß die beim Abfeuern der Ladung erzeugten Verbrennungsgas« durch das Stoßglied in den Lauf gelangen und bei Werkzeugen mit freiem Flug unmittelbar auf das Befestigungsmittel oder bei kolbenartigen Werkzeugen auf einen Kolben wirken, der das Befestigungsmittel antreibt. Der Schlagbolzen der Vorrichtung wird dabei gegen den in die Kammer eingesetzten Treibladungssatz getrieben und stanzt einen Teil des tablettenförmigen Treibladungssatzes aus und komprimiert diesen Teil gegen das Stoßglied. Das ausgestanzte Segment des tablettierten Treibladungssatzes wird so entzündet und erzeugt eine Flamme, die sich idealerweise auf den Rest des Treibladungssatzes ausbreitet, um denselben zu konsumieren und Verbrennungsgase zu erzeugen, die zum Betätigen der Vorrichtung verwendet werden.

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der entzündete Treibladungssatz Verbrennungsgase mit höherem Druck erzeugen soll, so muß er innerhalb einer kleinen Verbrennungskammer begrenzt sein. Wenn das nicht der Fall ist, so verbrennt der Treibladungssatz lediglich langsam und erzeugt nicht schnell die zum Betrieb der Vorrichtung nötigen Verbrennungsgase. Abgesehen von der richtigen Umgrenzung des tablettierten Treibladungssatzes wird die Menge der erzeugten Hochdruckgase noch von einem anderen Faktor bestimmt, und zwar von der Geschwindigkeit, mit der sich die Flamme durch den Treibladungssatz ausbreitet, um ihn zu konsumieren. Das Ausbreiten der anfangs verursachten Flamme wird stark gefördert, wenn der Treibladungssatz etwas seitlich vom ausgestanzten Bereich gleichzeitig mit dem Ausstanzen Bruchstellen erhält. Bei bekannten Anordnungen zum Abfeuern hülsenloser Treibladungssätze dieser Art ist zwar die Notwendigkeit zum Eingrenzen der Treibladungssätze erkannt worden, und es sind Verbrennungskammern vorgesehen worden, die die Seitenwand des tablettenförmigen Treibladungssatzes völlig umgeben und um

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den gesamten. Umfang von 360° herum bzw. um die gesamte Umfangsflache, wenn es sich nicht um einen zylindrischen Satz handelt, abstützen. Diese Art von vollständiger Unifangsabstützung bringt es jedoch mit sich, daß die erwünschte seitliche oder radiale Bruchstellenbildung verzögert oder sogar völlig verhindert wird, so daß eine längere Zeitspanne zum völligen Verbrennen der Treibladungssätze nötig ist. Wenn der Druck des Verbrennungsgases bei dieser Art von Vorrichtung stark genug geworden ist, um das Befestigungsmittel bzw. den Arbeitskolben anzutreiben, erfolgt im Lauf vor dem Stoßglied aufgrund des durch die Betätigung der Vorrichtung resultierenden Volumenanstiegs ein plötzlicher Druckabfall. Es wird also vor dem Stoßglied ein Vakuum erzeugt, welches bestrebt ist, die Flamme durch das Stoßglied und aus der Verbrennungskammer heraus anzusaugen. Wenn die Flamme also aus der Verbrennungskammer abgesaugt wird, hört die Verbrennung des Treibladungssatzes auf, und bei den oben erwähnten bekannten Vorrichtungen, die die Bruchbildung im Treibladungssatz verhindern, kommt es vor, daß die Flamme ausgeht, ehe der gesamte Treibladungssatz verbrannt ist. Das Ergebnis bei Benutzung derartiger bekannter Vorrichtungen ist es, daß bis , zu 25/0 des Treibladungssatzes unverbrannt in der Verbrennungskammer zurückbleiben. Dieser Rückstand unverbrannten Materials behindert das erneute Laden der Vorrichtung für den nachfolgen Schuß, da die Kammer den Abmessungen des Treibladungssatzes in engen Grenzen entspricht, und außerdem kann der Rückstand gefährlich sein, da er die Kraft des nachfolgenden Schusses erhöhen kann, falls dabei eine vollständige Verbrennung auftritt,

Eine weitere, bei den bekannten Vorrichtungen der erwähnten Art auftretende Schwierigkeit betrifft die zum Spannen dee Schlagbolzens und zum Hineintreiben desselben in den Treibladungssatz benötigte Kraft. Die Schlagbolzen der bekannten Vorrichtungen sind mit flachen oder ebenen Aufschlag--

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flächen versehen,, die sich, über den. gesamten Durchmesser des zylindrischen Schlagbolzens erstrecken. Folglich haben diese Aufschlagkräfte eine ziemlich große Fläche und stanzen einen verhältnismäßig großen Bereich des 3?reibladungssatzes aus. Um zu gewährleisten, daß das Ausstanzen auch tatsächlich zu einem Zünden fuhrt, muß die Kraft pro Flächeneinheit verhältnismäßig stark sein, so daß eine steife Schlagbolzenfeder verwendet werden muß. JSine Federkraft von ca. 22,680 kg (50 lbs) wird im allgemeinen bei den bekannten Vorrichtungen der erwähnten Art benötigt. Folglich sind derartige Vorrichtungen ziemlich schwer zu spannen, da die zum Gewährleisten des 2ündens nötige Federkraft so groß ist.

Die der Erfindun" zuarundeliecrende Aufaabe besteht darin _t eine Vorrichtung der einaangs genannten Art zu schaffen_tin welcher der Treibsatz so abcrestützt und begrenzt ist, daß ein rasches Ansteigen des Drucks in der Verbrennunaskai^nor und eine vollkommene Verbrennuna durch das Zerschlagen des Treibsatzes gleichzeitig mit dessen Zündung gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird bei der einnanas beschriebenen Vorrichtung dadurch «clöst, daß der treib- bzw. amboß- und schlagbolzenseitict in Flächenkontakt gehaltene Treibsatz mit seinen Seitenrand nur bereichsweisG an einer Bectrenzuncrsv/and anliegt, wobei diese Bereiche im Abstand angeordnet sind, und daß sich der Schlagbolzen zur ebenen Schlagfläche hin verjüngt.

Wenn bein Abfeuern die Schlacrbolzenflächo in den Treibsatz eindringt, erfolat durch die Au fs cn lam-mcht der Schlactf lache die Zündung des Treibsatzes, wohoi sich der konische Bereich teilarti« in den Treiblaffunosssatz hineinbohrt und dabei seitlich gerichtete Kräfte erzeugt* die dazu führen, daß der Treibladiwissatz an. Bruchlinien -zerbricht, die strahlenartia zum Außenutr.*- fan« uer Tablette X'erlaufen, und zwar in den Bereichen, die an Seitenrand nicht abacstützt sind. Diö Bruchstellen dienen dazu,

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daß die als Flamme erkennbare .V.erbrennuna sich länos dieser Stellen sehr rasch ausbreiten kann. Gleichzeitig erhält man jedoch noch den Vorteil, daß bei gleicher Aufschlagwucht gegenüber den bekannten zylindrischen Schlaabolzen mit ebener Schlarrfläche die zum Spannen des Schlaabolzens erforderliche Kraft erheblich vermindert werden kann.

Die bei der erfindunasnemäßen Vorrichtunn einsetzende Verbrennung des Tablettentreibsatzes ist nahezu vollkommen; Fehlzünduncien konnten auch bei tausendfachem Abfeuern hintereinander nicht festgestellt werden.

Eine besonders vorteilhafte Ausbilduna der erfindunasgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die Aufnahinekamner für einen Tablettentreibsatz mit im wesentlichen kreisförmigen Stirnflächen einen elliptischen Querschnitt hat, aus dessen Seiten mit dem großen Durchmesser Halterunasvorsprünge vorstehen und dessen kleiner Durchmesser dem Tablettendurchmesser im wesentlichen entspricht. Die Tablette ist dabei von den Kreisbogenstücken der Vorsprünge und an den Stellen, wo sich die Durchmesser der Kammer und der Tablette entsprechen, also insgesamt an vier Bereichen, seitlich gehalten. Beim Auftreffen des Schlaabolzens bricht die Tablette somit an'den Stellen, wo ihr Rand nicht abgestützt ist, -so daß beispielsweise vier Sektorenstücke entstehen, die einen Sektorenwinkel von etwa 9o einschließen.

Die Vorrichtuna ist dann besonders vorteilhaft ausgebildet, v/enn die Vorsprünae axial von dem den Schlagbolzen führenden B0I7 zenteil in die Aufnahmekammer vorstehen.

Ein aünstiaer Kenelöffnunaswinkel des Keaelstumpfmantels des Schlagbolzens beträat beispielsweise 3o .

Anhand der beiliegenden Zeichnung wird eine beispielsweise Ausführungform der Erfinduna näher erläutert.

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Fig. 1 zeiot in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht einen Brennkraftbolzensetzer mit der arfindunasaer-Hßen Vorrichtung-

Fig. 2 zeigt verarößert den vorderen Teil des Schlagbolzens in einer Einzelheit.

Fig. 3 zeigt vergrößert in Schnitt die Tei.lv/irkung des Schlagbolzens und das Zerbrechen des Tablettentreibsatzes.

Fig. 4 ist ein Schnitt längs der Linie 4-4 von Fig. 3.

Pig. 1 zeigt ein kraftbetätigtes, mit Kolben arbeitendes Werkzeug gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das V/erkzeug hat ein Gehäuse bzw. ein Aufnahmeteil 2, in dem ein Lauf 4 verschiebbar angeordnet ist, an dessen vorderem Ende eine Buchse 6 befestigt ist. Der Lauf 4 hat eine Hauptbohrung 8, die hinten in einer sich radial nach innen erstreckenden Schulter 10 endet. Ein amboßartiges Stoßglied 12 ist in die Bohrung 8 eingepaßt und ruht an der Schulter 10}. es ist durch Preßsitz, Schweißen und anderweitig in der Bohrung 8 befestigt. Das Stoßglied 12 weist mehrere durch-" gehende Kanäle 14 von vorherbestimmter Fläche auf, um einerseits eine ausreichende Begrenzung und andererseits eine JFluidverbindung zwischen der Bohrung 8 und einer Verbrennungskammer zu bieten, in der ein tablettierter Treibladungssatz 16 zum Entzünden angebracht ist. Ein Bolzen 18 ist im Gehäuse angebracht, dessen Spitze 20 einen eingezogenen Durchmesser hat und teleskopartig in einer Ansenkung 22 aufgenommen ist, welche im hintersten Bereich des Laufs 4 ausgebildet ist. Es sei darauf hingewiesen, daß die Ansenkung 22 in die Verbrennungskammer mündet, so daß die Stirnfläche 24 des Bolzens 18

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der rückwärtigen Fläche des Sreibladungssatzes 16 benachbart ist und dieselbe abstützt und begrenzt. Es sind also die Vorder- und die Rückflache des Treibladungssatzes 16 vom Stoßglied 12 bzw, vom Bolzen 18 abgestützt und begrenzt. Bio Art und Weiße, in der die Seitenwand des Treibladungssatzes 16 abgestützt und umgrenzt ist, wird weiter unten noch näher erläutert. Der Balzen 18 ist mit einer Durchgangsbohrung 26 versehen, in der der Schaft 28 eines Schlagbolzens 30 verschiebbar angebracht ist. Der Schlagbolzen 30 hat eine radial erweiterte Schulter 32, die mit dem vorderen Ende einer schraubenlinienförmig gewundenen Feder 34 in Eingriff steht, während das hintere Ende der Schlagbolzenfeder 34 an einer im Gehäuse 2 angebrachten Kappe 36 ruht. Wie aus der Z*,dehnung hervorgeht, ist der hintere Endbereich des Schlagbolzens 30 verlängert, wie bei 38 gezeigt, und innerhalb der Feder 34 angeordnet, um die Feder zu führen. Die Schlagbolzenfeder 34 drängt den Schlagbolzen 30 also nach vorn in Richtung zum Treibladungssatz 16. Ein zum Spannen dienender Schieber 40 ist verschiebbar am Gehäuse 2 angebracht und trägt einen Hahn 42» welcher mittels eines Stiftes 44 an demselben angelenkt ist. Eine Feder 46 ist zwischen dem Schieber 40 und dem hinteren Teil des Hahns 42 so angeordnet, daß sie den Hahn entgegen dem Uhrzeigersinn um den Stift 44 vorspannt. Eine im Hahn 42 ausgebildete Kerbe 48 wird auf diese Weise nach oben in Eingriff mit der Schulter 32 des Schlagbolzens 30 gepreßt. Der zum Spannen dienende Schieber 40 ist von einer Feder 50 nach vorn vorgespannt und mit einem Quersteg 52 ausgebildet, mit dem die rückwärtige Fläche des Laufs 4 in Berührung steht. Zum Spannen des Schlagbolzens 30 wird die Buchse 6 gegen eine Stützfläche S gedruckt, in die ein Befestigungsmittel F eingebettet werden soll, Hierdurch wird der Lauf 4 nach hinten gegen den Quersteg 52 am Schieber gedruckt und bewegt den Schieber 40 und den Hahn 42 nach hinten. Da der Hahn 42 mit dem Schlagbolzen 30 in Eingriff steht, verursacht die Rück-

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wartsbewegung des Halms 42 ₁ daß auch eier Schlagbolzen 30 nach hinten bewegt wird, ma. die Schlagbolisenfeder 34 zu komprimieren und damit den Schlagbolzen 30 zu spannen» Das Werkzeug wird sue Spannen so lange gegen die Stützfläche gedrückt, Ms die hintere Kante des Laufs 4 mit dem Bolzen 18 in Berührung tritt»

Pig* 2 zeigt im einzelnen die Gestaltung der Spitze des Schlagbolzenschafts 28, bei der es sich um denjenigen Bereich des Schlagbolzens 30 handelt, der auf den Treibladungssatz 16 aufprallt. Die Spitze des Schafts 28 v/eist die Form eines Stumpfkegels auf, d.h. sie ist kegelstumpfförmig gestaltet. Der Schf„.f* 28 hat einen ersten Durchmesser D, welcher bis zu einer abgeschrägten Fläche 29 an der Spitze reicht. Die Stirnfläche 31 der Schlagbolzenspitze liegt senkrecht zur Achse des Schafts 28 und hat einen Durchmesser d, welcher kleiner ist als der Durchmesser D des Schafts 28, wobei der Durchmesser d vorzugsweise im Bereich von 1,016 mm bis 2,032 mm (0,040 bis 0,080 Zoll) liegt und am besten ca. 1,524- mm (0,060 Zoll) beträgt. Die abgeschrägte Fläche 29 verläuft vorzugsweise unter einem Winkel von ca, 15° zur Achse des Schafts 28,

FIg, 3 zeigt, wie die Spitze des Schlagbolzens beim Abfeuern des Werkzeugs auf den Treibladungssatz 16 wirkt» Wenn der Abzug 41 nach hinten gezogen wird, bewegt sich der Abzugsfederfinger 43 gegen den Hahn 42 und schwenkt denselben im Uhrzeigersinn um den Stift 44, so daß die Kerbe 48 außer Eingriff mit der Schulter 32 am Schlagbolzen gebracht wird und der Schlagbolzen 30 zur Vorwärtsbewegung durch die Schlagbolsenfeder 34 freigesetzt wird. Wie Fig. 3 zeigt, wird die kegelstumpfförmige Spitze des Schlagbolzens 30 gegen den Treibladungssatz 16 gerammt, und die ebene Fläche 31 des Schlagbolzens dringt in den Treibladungssatz 16 ein bzw. durchbohrt denselben und komprimiert einen kleinen Teil des-

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selben gegen das Stoßglied 12, um diesen kleinen Teil de3 Treibladungssatzes zu entzünden. Gleichzeitig durchdringt die abgeschrägte !fläche 29 an der Schlagbolzenspitze den Treibladungssatz 16 und bringt auf denselben eine strahlenartig ringJierum nach außen gerichtete Keilkraft in Richtung der Pfeile A auf. Da die Treibladungssätze 16 aus komprimiertem, faserartigem oder teilchenförmigen! Stoff, beispielsweise Nitrocellulose oder dergl., hergestellt sind, sind sie ziemlich zerbrechlich.

Pig. 4 zeigt, wie die Seitenwand des Treibladungssatzes 16 in der Verbrennungskammer abwechselnd abgestützt und nicht abgestützt ist. Eine im allgemeinen elliptische Öffnung 54 ist im Lauf 4 ausgebildet und erstreckt sich von der Schulter 10 zur Ansenkung 22. Vorzugsweise liegt der kleinere Durchmesser der Öffnung 54 in senkrechter Richtung und entspricht etwa dem Durchmesser des Treibladungssatzes 16, um eine obere und untere Begrenzung und Abstützung für die Seitenwand desselben zu bilden. Der große Durchmesser der Öffnung 54 liegt vorzugsweise in horizontaler Richtung und ist erheblich größer als der Durchmesser des Treibladungssat aes- 16. Ein Paar Zinken oder Vorsprünge 56 ist vorzugsweise an den Seiten des Bolzens 18 ausgebildet und erstreckt I sich von der Stirnfläche 24 der Spitze desselben nach vorn. Die Querschnittsgestalt der Zinken 56 ist so gewählt, daß sie eng in die Öffnung 54 im Lauf gleiten, wobei die Innenflächen 58 der Zinken 56 mit der Seitenwand des Treibladungssatzes 16 in Eingriff treten und eine seitliche Abstützung und Begrenzung für die seitlichen Bereiche desselben bilden. Auf diese v/eise bildet die Seitenwand der Verbrennungskammer eine Abstützung und Begrenzung für die Seitenwand des Treibladungssatzes 16 an Stellen oder Bereichen, die im Winkelabstand .von ca. 90° von den jeweils nächstbenachbarten Stützflächen liegen, wobei zwischendrin erhebliche Bereiche der Seitenwand de3 Treibladungssatzes 16 nicht abgestützt oder

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begrenzt sind. Folglich ist der nach außen gerichteten, von der abgeschrägten Fläche 29 der Schlagbolzensjoitze auf den Treibladungssatz 16 aufgebrachten Keilkraft kein Widerstand in den nicht abgestützten seitlichen Bereichen des Treibladungssatzes 16 entgegengesetzt, mit dem Ergebnis, daß diese' Keilkraft den Treibladungssatz radial aufbricht oder zerbricht, wie die allgemein mit 60 in Fig. 4 bezeichneten Bruchlinien zeigen. Diese radialen Bruchstellen bilden seitliche Kanäle zum Ausbreiten der Flamme vom entzündeten Bereich des Treibladungssatzes 16 und gewährleisten dadurch, daß der gesamte Treibladungssatz schnell entzündet wird. Gleichzeitig engen die Wand der Öffnung 54 und die Seitenwände 58 der Zinken 56 den aufgebrochenen Treibladungssatz so stark- ein, daß eine wesentliche seitliche Bewegung von Bruchteilen desselben vermieden wird.

Wie bereits erwähnt, ist eine erhebliche Reduzierung der zum Antrieb des Schlagbolzens zum Entzünden des Treibladungssatzes nötigen Federkraft dadurch erreicht, daß die Fläche der ebenen, auf den Treibladungssatz auftreffenden Stirnfläche des Schlagbolzens verkleinert ist. Beispielsweise kann ein Schlagbolzen, der zum Entzünden eines Treibladungssatzes eine Feder mit einer Kraft von 22,680 kg (50 pounds) erfordert, den gleichen Treibladungssatz mit einer Feder entzünden, deren Federkraft 6,804 kg (15 pounds) beträgt, wenn die Schlagbolzenspitze in der hier gezeigten V/eise kegelstumpf förmig gestaltet ist. Durch die Schaffung einer Verbrennungskammer, die nur eine teilweise Begrenzung und Abstützung für die seitliche Fläche des Treibladungssatzes bildet und dazwischenliegende -Bereiche ohne Abstützung hat, und durch das Aufschlagen auf den Treibsatz mit einem Schlagbolzen, der mit einer kegelstumpfförmigen Spitze ausgebildet ist, wird exn seitliches Aufbrechen des Treibladungssatzes erzielt, bei dem Kanäle oder Bahnen zum Ausbreiten der Flamme gebildet werden, die ein vollständiges Verbx'ennen des Treibladungssatzes innerhalb kurzer Zeit gewährleisten.

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Claims

Ansprüche'

/}. I Vorrichturut zun Zünden eines hüllenlosen Tablettentreibsatzcs, insbesondere für Brennkraftbolzensetzaeräte, nit einer Kammer für die Aufnahme des Tablettentreibsatzes und einer Schlaabolzenanordnuna für deren Zündung, dadurch α e k e η η zeichnet , daß der treib- bzw. amboß- und schlaabolzenseitia (12_r 24) in Flächenkontakt gehaltene Treibsatz (16) mit feinen Reitenrand nur bereichsweise an einer Beqrenzuncrsv.'and (58) anlieat, wobei die Bereiche (56) in Abstand angeordnet sind, und daß sich der Schlaabolzen (3o) kegelstumpfförnig (29) zur ebenen Schlagfläche (31) hin verjüngt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch α e k e η η zeichnet , daß die Aufnahmekammer für einen Tablettentreibsatz (16) mit kreisförmiaen Stirnflächen einen elliptischen Querschnitt hat, aus dessen Seiten mit dem größeren Durchmesser Halterungsvorsprünae (56) vorstehen und dessen kleinerer Durchmesser den Tablettendurchresser entspricht.
3. Vorrichtuna nach Anspruch 2, dadurch α e k e η η z'e i c h η e t , daß die Vorsprünae (56) axial von dem den Schlagbolzen (3o) führenden Bolzenteil (18) in die Aufnahmekomner vorstehen.
4. Vorrichtuna nach einen der vorheraehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Kegelöffnunaswinkcl (c^) des Keaelstumpfmantels (29) des Schlagbolzens (3o) 30° bcträat.

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