DE2237717A1

DE2237717A1 - Mit druckmittel betriebene spruehpistole, z.b. farbspruehpistole

Info

Publication number: DE2237717A1
Application number: DE2237717A
Authority: DE
Inventors: Kurt Hermann Liedberg
Original assignee: Atlas Copco AB
Current assignee: Atlas Copco AB
Priority date: 1971-08-04
Filing date: 1972-08-01
Publication date: 1973-02-15
Also published as: IT958548B; DE2237717C3; FR2144507A5; DE2237717B2; US3688990A; GB1360551A

Description

Patentanwälte Dipl,—lang.. ¥. Beyer Dipl„—Wirtsell.-Ing. B-. Jochem

.6 irairikfurt am Main lreiherr-T7iom-SfceIn--<Str,

Atlas Cope© iLktiebolag
Maeka / Schweden

Druckmittel betriebene Sprühpistole, z.B. Parbsprühpistole

Die Erfindung bezieht sich auf mit Druckmittel betriebene Sprühpistolen, z.B. Farbsprühpistolen, bei welchen, vor der Austrittsöffnung des Sprühstrahls ein zentraler, den Strahl im wesentlichen rotationssymmetrisch erweiternder Umlenkkopf angeordnet ist.

Der mittels des Umlenkkopfes erzeugte ringförmige bzw. hohlkegelige Sprühstrahl wird z.B. dazu benutzt, um auskleidendes · Material auf die.innere Oberfläche rohrförmiger oder hohlzylindrischer Gegenstände aufzutragen. Derartige Sprühpistolen eignen sich außerdem für elektrostatische Auftragungsverfahren. Im letzteren Falle dient-der radial aufgeweitete Sprühstrahl dazu, eine Volke "sehr fein verteilter flüssiger oder pulverförmiger Teilchen im Bereich der Mündung der Sprühpistole zu erzeugen, woraufhin dann elektrostatische Kräfte für d£n Transport und das Absetzen der Partikel auf dem Werkstück sorgen. Eine weitere Einflußnahme auf die Gestalt des Sprühstrahls und dessen Richtung ist durch eine steuerbare zusätzliche Druckmitteldüne an der Sprühpistole möglich, welche einen Druckmittelstrahl ausstößt, der im wesentlichen nach vorn gerichtet

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ist und den sich erweiterenden Sprühstrahl kreuzt.

Die bisher bekannten Sprühpistolen erreichen zwar eine ■ befriedigende radiale Auslenkung des Sprühstrahls, aber die Dichte des Strahls ist im allgemeinen über den Umfang ungleichmäßig und unterliegt, bei Bewegungen der Sprühpistole ZufallsSchwankungen. Der Auftrag auf die zu bedeckende Oberfläche eines Werkstücks ist deshalb im Ergebnis unbefriedigend, da häufig nur mangelhaft bedeckte Stellen vorkommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sprühpistole der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher von der Stelle aus, wo das zu versprühende Material mit dem dieses mitreißenden Druckmittelstrahl zusammentrifft, eine über den Umfang gleichmäßigere und feinere Verteilung des zu versprühenden Materials erzeugt wird.

Die vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rand der Austrittsöffnung des Sprühstrahls durch einen Innenflansch gebildet ist, der axial vor der öffnung einer Eingdüse angeordnet ist, durch welche das zu versprühende Material dem zentral durch die Hingdüse geleiteten Druckmittel zuführbar ist.

Bei der vorgeschlagenen Ausführung ergibt sich die angestrebte gleichmäßige und feine Verteilung des Sprühmaterials im Strahl dadurch, daß es nicht nur ringförmig von außen, also im wesentlichen schon gleichmäßig von allen Seiten in den Druckmittelstrahl eingeführt wird, sondern dabei zunächst auch noch auf den ringförmigen Innenflansch prallt und dadurch noch feiner verteilt wird.

Um den Ausbreitungswinkel des Sprühstrahls in Richtung stärkerer Konzentration beeinflussen zu können, ist in

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vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung eine Druckmittel-Ringdüse vorgesehen, deren öffnung die Austrittsöffnung des Sprühstrahls umgibt. Dabei ist zweckmäßigerweise die öffnung der Druckmittel-Bingdüse schräg nach innen gerichtet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher,erläutert. Es zeigen: . . .

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den vorderen Teil einer Sprühpistole gemäß der Erfindung,

Fig* 2 einen Querschnitt nach Linie 2-2 in Fig. 1, Fig. 3 einen Querschnitt nach Linie 3-3 in Fig. 1,

Fig. 4 eine Seitenansicht, zum Teil im Schnitt, des . hinteren Endes der Sprühpistole nach Fig, 1.

Die Sprühpistole nach den Fig. 1 bis 4 wird-zum gleichmäßigen Auftragen von Sprühmateriai,wie z.B. Farbe,im flüssigen oder pulverförmigen Zustand benutzt. Wenn Farbe in Form von Granulat oder Pulver versprüht wird, so wird dieses mittels eines Druckfluidstroms, wie z.B. Preßluft, im fluidisiertes Zustand gehalten, um das Pulver auf seinem Weg durch die Sprühpistole ständig zu bewegen.

Die Sprühpistole hat,einen Lauf 1o, in dessen Inneren sich eine Sprühmaterialkammer 11 befindet, der das zu ver-. sprühende Material über einen Kanal 12 zugeführt wird» In Längsrichtung durch die Kammer 11 ragt der Tentilkörp'ep 13 eines Nadelventils, welcher mit einem Ventilsitz 14 zusammenwirkt. Das den Ventilsitz 14 bildende Teil ist dicht in das hintere Ende eines Düsenkörpers 15 einge-

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setzt, welcher seinerseits in den Lauf 1o fest eingeschraubt ist und zusammen mit dem Ventilsitz 14 das vordere Ende der Kammer 11 abschließt. Auf der Vorderseite befindet sich in zentraler Lage im Düsenkörper ein axialer Kanal 18, dessen Mündungsöffnung 16 sich am vorderen Ende eines hohlzylindrischen Vorderteils 19 des DüsBnkörpers 15 befindet. Auf den Düsenkörper I5 ist eine kegelstumpfförmige Büchse 2o aufgeschraubt, die beim Aufschrauben fest gegen eine Schrägfläche 17 am vorderen Ende des hohlzylindrischen Teils 19 des Düsenkörpers 15 angezogen und dadurch gekontert wird. Der Teil I9 des Düsenkörpers I5 besitzt über den Außenumfang verteilt Nuten 22 (Fig. 2), die sich entlang der Erzeugenden der Schrägfläche 17 erstrecken und längs der inneren konischen Fläche 21 der kegelätumpfförmigen Büchse 2o gegen eine innere ringförmige Prall- bzw. Umlenkfläche 23 gerichtet sind, in welche die konische Fläche 21 an ihrem vorderen Ende übergeht. Die Umlenkfläche 23 ist die hintere Seite eines Innenflarischs 24 an der Büchse 2o. Der Innenflansch 24 liegt koaxial zum Kanal 18 und hat im wesentlichen dieselbe zentrale öffnungsweite wie der Kanal 18. Der Innenflansch 24 ist mit einem gewissen Zwischenabstand vor dem vorderen Ende des Düsenkörpers 15» 19 angeordnet und begrenzt einen die Mündungsöffnung 16 des Kanals 18 umgebenden Ringraum 25. Die Ablenkfläche 23 am Ringraum 25 ist zur Mittellängsachse des Kanals 18 hin gerichtet und steht vorzugsweise senkrecht auf dieser. Ein axialer Kanal 26 durchdln Düsenkörper 15 verbindet die Auslaßseite des Nadelventils 13, 14 mit dem Ringraum innerhalb der Buchse 2o.

Vor der Austrittsöffnung der Sprühpistole ist ein Umlenkv kopf 27 befestigt, intern dessen Schaft 29 mit Zwischenabstand zur Wand des Kanals 18 über Rippen an dieser abgestützt wird und das mit Gewinde versehene hintere Ende

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des Schafts 29 ia den Ifäseaskorper¹ i^ eingeschraubt Im. dem mit Gewinde versehenen JBe3ß@i&& des Schafts sind ISaigsnuten 33^; vorgesehen, lter· auifc 28 bezeichnet© eigentliche Kopfteil äss UmlenkkspiTs 27 !befindet sieh im zeffiteal-er Iiage -vor der MündungsSfItamg ^16 und dem Innenflanscli 24·-imä- isslfc mit einem geeigneten Übei radims ZiUia Schaft ig9 ausgebildet, Jaaf der ¥ö3?iäerseite des Eopfteils 2SB ist «oas ScliraabeHZiieiiß23m.t angebraelit, lim: mittels, eines* Seliasssialienzielieirs die axiale Stelllang des Uiolenkkopf s 2? äm^dh. Feränderung der Einscliraubtiefe am Gewinde 3^ Tsreafüaaäem zu können.

Int Häuf Io ist eint weiterer Kanal 31 angeordnet, durch welchen das als: Präger desSprühstrahls dienende Druckmittel, vorzugsweise Eceßluft, einem Kanal 32 im Düsen- -> körper 15 zugefSioft wird, von. wo aus es über die axialen Nuten 33 im mit^: Gewinde versehenen Schaftteil 3^ in ^Q^ Kanal 18 gelangt. Ifea? Bruckmittel strom passiert den Ring- · " raum zwischen dein> Schaft 29 und der Wand des Kanals 18, -

,geht dann durch-die Jtustrittsöffnung 25 und wird schließ- · lieh am Umlenfckopif 27, 28 gleichmäßig über den gesamten -J

Umfang radial nach außen abgelenkt, und zwar im wesent- ^ liehen senkrechte zum Kanal 18. . -^a"

Auf das vordere? jEät&e des iaufs 1o ist eine Spannmutter 35 aufgeschraubta welche einen hinteren äußeren Flansch - ^¹? an einer kegelstiaüipfförmigen Büchse 36 übergreift und ^{! 1}^ diese gegen radial© -äugen oder Vorsprünge 37 am Düsen- ~ ^^nci körper 15 zieht.» Zwischen= dieser äußeren, kegelstumpf- ^H ~^'.soi) förmigen Büchse: 3& w&& der inneren kegel stumpf förmigen - -ΐρί Büchse 2o besteht am irorderen Ende eine ringförmige .: i,s^s

öffnung 38, welcüe als Hingdüse. gegen das Profil des ^: ü^r Kopfteils 28 des Hmleiifckopfs gerichtet ist· Ein zusätzlicher³ Drxickmittelstralal^ jaoxiaaXerweise I>reßluft, wird der ^i::: -isä öffnung 38 von einem Steuerventil 4o im hinteren Tteilf 3Qr äe

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der Sprühpistole aus auf dom Wege über einen Verbindungskanal 41 durch den Lauf 1dy,den Innenraum der Spannmutter 35 und den Bingraum zwischen den kegelstumpffÖrmigen Büchsen 36 und 2o zugeführt;* Der austretende Lüftstrom verläßt die ringförmige öffnung 38 als ein auf den Kopfteil 28 des Umlenkkopfs konvergierender, im Querschnitt ringförmiger Strahl.

Der Lauf 1o sitzt am hinterem Teil 39 der Sprühpistole,. wo auch ein Betätigungshebel 43 drehbar gelagert ist, welcher bei Betätigung den» 'Ventilkörper 13 d&s. li&delrventils gegen eine Vorspainnfeder zurückzieht!;xw& gleichzeitig auch ein ebenfalls durch eine Feder vöarbelästetes Ventil 44 öffnet. Das letztere läßt das als Treibmittel und Trägerstrahl dienende' Ditackmittel einströmen,. welches über einen Schlauch 45 und *eine Bohrung 4© atm Ventil 44 zugeführt wird. Hinter dorn¹·»Ventil 44 strömt das Druckmittel, normalerweise PreBiiüft, in eine Kammer 47 im hinteren Ende 39 der SprüJhpistole. Die Kammer 47 steht mit dem Kanal 31 im Lauf 1o«>in Verbindung und enthält auch das Steuerventil 4oi- DÖr Ventilkörperj des; letzteren sitzt an einem sich nach**Erstreckenden Schaft 42^ welcher im Gewindeeingriff mit de&^v Gehäuse des Mnrfcfereaan Teils 39 der Sprühpistole steht und'auf der Außenseite ©iä©B Direhknopf 48 trägt. Mittels dfefs%Drehknopfs 48 kaumder Ventilkörper des Steuervöniills 4o mit Bezug: auf seinen Sitz in der Kammer 47 axiialt verstellt werdfem. Das: zu νβϊν-sprühende Material wird über einen Schlauch 49 am hinteren Ende 39 der Sprühpistole eingeführt und gelangt von dort in den Kanal 12.

Venn die Sprühpistole dazu¹ benutzt wird, die innere Wandfläche eines rohrförmigen otter'hohlzylindrischen Werkstücks su besprühen, in welchem WkIl .der Lauf 1 ο entsprechend lang sein muß,um durch datf'Innere des Werkstücks geführt

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zu werden, wird der Schlauch 45 an-eine Druckluftquelle und der Schlauch 49 an einen Behälter für das zu versprühende Material oder eine geeignete Pumpe angeschlossen. Es sei zunächst angenommen,- daß das Ventil 4o geschlossen ist. Dann gelangt Druckluft zur Kammer 47 und von dort in die Kanäle 31, 32 und 18. .Das zu versprühende Material gelangt von der Kammer 11 durch . den Ventilsitz 14 zum Kanal 26, in den Ringraum zwischen der kegelstumpfförmigen Büchse 2o und dem Vorderteil des Düsenkörpers 15 j dann in die Hüten 22, wo der Materialstrom in getrennte Teilströme aufgegliedert wird, die gegen den äußeren Bereich der Umlenkfläche 23 gerichtet sind· Die Teilströme des Sprühmaterials prallen auf diese Fläche auf, werden dadurch abgeflacht und zu einem rundum gleichmäßigen, kontinuierlich radial nach einwärts . strömenden Film vereinigt, welcher aus der öffnung 25 austritt .

Gleichzeitig folgt der Druckmittelstrom dem ringförmigen Freiraum im Kanal 18 und strömt an der Austrittsöffnung 25 vorbei, wodurch der daraus hervorkommende Materialfilm im Druckmittelstrom aufgenommen und fein verteilt wird. . Mit dem 'Druckmittelstrom werden die fein verteilten _Λ-Materialpartikel durch das zentrale. Loch im Innenflansch 24 und gegen.den Kopfteil ,28 des Umlenkkopfs 2? geführt. Hier wird der Strom nach außen abgelenkt und zwar im wesentlichen senkrecht zum Kanal 18, wodurch ein ring-.förmiger Sprühstrahl· _;ent steht. Da der Lauf 1ο entlang der Achsen des rohrförmigen Werkstücks, dessen Innenseite besprüht werden soll, geführt wird, wird mit einem Durchgang die gesamte zu besprühende Fläche beaufschlagt. Der Spruhmaterialfilm, welcher an der Umlenkfläche 23 gebildet wird, sprgt für eine ganz gleichmäßige Verteilung der ßpruhmaterialpartikel, und zwar, unabhängig von der zufälligen Handhabung und Neigung, der Sprühpistole.

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Wenn bei einer speziellen Anwendung die axiale Breite des Sprühstrahls verändert werden soll, wird das Steuerventil 4o durch Drehung am Knopf 48 im gewünschten Maße geöffnet. Es geht nunmehr ein zusätzlicher Druckruf tstrom von der Kammer 47 über den Kanal 41, den Innenraum der Spannbüchse 35 und der äußeren kegelstumpfförmigen Büchse 36 zur öffnung 38, von welcher ein auf den Umlenkkopf 28 zu konvergierender Druckmittelstrahl ausgeht. Dieser beeinflusst den ringförmigen Sprühstrahl, iivdem er den letzteren stärker nach vorwärts richtet und dadurch zusammenzieht. Das Ausmaß dieser Konzentration des Sprühstrahls hängt von der Stellung des Steuerventils 4o ab. Die Materialpartikel werden dabei dichter zusammengebracht, während ihre Verteilung um die Mittelachse des Strahls ebenfalls ganz gleichmäßig ist.

Eine andere bevorzugte Anwendung der neuen Spühpistole ergibt sich im Zusammenhang mit elektrostatischen Auftragsverfahren, wobei ein elektrisches Feld zwischen der Sprühpistole und dem zu besprühenden Werkstück erzeugt wird. In diesem Fall kann das Werkstück eine beliebige Form haben. Die Sprühpistole wird für das elektrostatische Auftragen an eine Hochspannungsleitung 5o angeschlossen, welche sich durch das hintere Ende 39 und de%_£Lauf 1o bis zur Kammer 11 für das Sprühmaterial erstreckt,;wo sie in einer Elektrode 5>1 endet. Die Teile der Sprühpistole bestehen alle außer der Hochspannungsleitung 5° und der Elektrode 51 aus isolierendeniMaterial. Während des Betriebs ist die ^eitung 5o an einen herkömmlichen elektrostatischen Hochspannungsgenerator (nicht gezeigt) angeschlossen, während das zu versprühende Material und das Druckmittel, wie oben beschrieben, zugeführt werden. Durch die Elektrode 51 wird das Sprühmaterial in der Kammer 11 aufgeladen, und das Materialvolumen zwischen der Kammer 11 und der ringförmigen Austrittsöffnung 25 überträgt die

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Aufladung bis zur Verteilzone im Bereich der Austrittsöffnung 25, so daß die dort vereinzelten Materialteilchen im aufgeladenen Zustand im ringförmigen Sprühmuster, wie beschrieben, ausgesprüht werden. Im Strahl und in der Schwebe unterliegen die Partikel den elektrostatischen Kräften sowie der Richtwirkung der durch die.ringförmige öffnung 38 ausgeblasenen Druckluft und erhalten dadurch den erwünschten Impuls- in Richtung auf das Werkstück» Die innere Elektrode 51 ist vorteilhaft bei Verwendung von flüssigem Sprühmaterial. ■

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der neuen Sprüh-· pistole zur Anwendung bei der elektrostatischen Auftragung von fluidisiertem pulverförmigen Material ist schematisch in Fig. 1 angedeutet, wonach die Elektrode 51 und die Leitung 5o ersetzt sind durch drei Aufladungselektroden 52, die sich axial durch die äußere Büchse 36 erstrecken und mit Zwischenwinkeln von I2o° über den Umfang verteilt sind. Die' drei Elektroden 52 sind durch einen metallischen Ring 53 in der Büchse 36 miteinander verbunden und an eine äußere isolierte Leitung,54- angeschlossen. In diesem Fall wird die von der Sprühpistole ausgestoßene Volke fein verteilter Pulverteilchen durch die Elektroden 52 aufgeladen und anschließend durch elektrostatische Kräfte und, falls gewünscht, durch die Strahlkraft eines zusätzlichen Druckmittelstrahls aus der ringförmigen öffnung 38 zum Werkstück befördert.

Pat entansprüche

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Claims

- 1ο - Patentanspriiche

1. Mit Druckmittel betriebene Sprühpistole, ζ, Β. Farbsprühpistole, bei welcher vor der Austrittsöffnung des Sprühstrahls ein zentraler, den Strahl im wesentlichen rotatiossymmetrisch erweiternder Umlenkkopf angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand der Ausrittsöffnung (25) durch einen Innenflansch (24) gebildet ist, der axial vor der öffnung einer Ringdüse (17, 21, 22) angeordnet ist, durch welche das zu versprühene Material dem zentral durch die Ringduse geleiteten Druckmittel zuführbar ist.

2. Sprühpistole nach Anspruch.1, dadurch g e kennzeichnet, daß die öffnung der Ringdüse (17, 21, 22) schräg nach innen gerichtet ist.

3. Sprühpistole nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Stirnfläche (23) des Innenflanschs (24) in einer Radialebene liegt.

4. Sprühpistole nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung der Ringdüse (1?, 21, 22) aus einer Vielzahl auf einem Kreisumfang angeordneter kleizier JSinzelöffnungen (22) besteht.

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5. Sprühpistole nach einem der Ansprüche 1 bis Ί·, d a durch gekennzeichnet, daß der Umlenkkopf (27, 28) mit einem Schaft (29) in dem zentral durch die Ringdüse (17, 21, 22) geführten Druckmittelkanal (18) befestigt ist. .

6. Sprühpistole nach einem der Ansprüche Ϊ bis 5> g e -■ kennzeichnet durch eine Druckmittel-Ringdüse (2o, 36, 38) mit einer die Austrittsöffnung (24-, 25) des Sprühstrahls umgebenden öffnung (38).

7. Sprühpistole nach Anspruch 6, dadurch g e,-kennzeichnet, daß die öffnung (38) der Druckmittel-Ringdüse (2o, 36» 38) schräg nach vorn innen gerichtet-ist. · ,

8. Sprühpistole nach einem der Ansprüche 1 bis 7> d a du r c h g e k e η η ζ e i ch ne t, daß die Austrittsöffnung des Sprühstrahls durch einen Ringraum (25) innerhalb einer sich nach vorn verengenden, kegelstumpfförmigen Büchse (2o) mit einem Innenflansch (24-) am vorderen Ende gebildet ist, die Ringdüse durch einen Spalt (22) zwischen der Büchse (2o) und einem koaxial in dieser befestigten, im wesentlichen zylindrischen Düsenkörper (15> 19) gebildet ist und das Druckmittel durch einen zentralen Axialkanal (18) im Düsenkörper (15, 19) geleitet ist.

9. Färbsprühpistole nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d ad u r c h g e· k e η η ζ eic h η et, daß die kegelstumpfförmige Büchse (2o) nach hinten fest gegen eine äußere Schrägfläche (17) des Düsenkörpers (15, 19) angezogen ist und der Spalt durch eine Vielzahl von über den Umfang verteilten Längsnuten (22) in der Schrägfläche (17 gebildet ist, welche.nach vorn aμf

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die hintere, mit axialem Zwischenabstand vor dem vorderen Ende dos DüoonkÖrpcrs (15> 19) angeordnete ^t .1 r:\iM.Uehe \?.?j des Innonflanschs (24) gerichtet sind.

10. Sprühpistole nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, das die Druckmittel-Ringdüse durch einen Spalt (38) zwischen der kegelstumpfförmigen Büchse (2o) und einer zu dieser koaxialen äußeren kegelstumpfförmigen Büchse (36) gebildet ist.

11. Sprühpistole nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende der äußeren Büchse (36) über die innere Büchse (2o) vorsteht.

12. Sprühpistole nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkkopf (27, 28) über einen Schaft (29) im Axialkanal (18) abgestützt ist, wobei axiale Strömungswege freigelassen sind.

13. Sprühpistole nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr von Sprühmaterial zur Ringdüse (I7, 21, 22) durch ein von außen betätigbares Nadelventil (13* 14-) im hinteren Ende des Düsenkörpers (15) steuerbar ist, welches über einen Kanal (26) durch den Düsenkörper (15) und einen Ringraum zwischen dem letzteren und der kegelstumpfförmigen Büchse (2o) mit den Nuten (22) in Verbindung steht.

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