DE2521390A1

DE2521390A1 - Geraet zum abstuetzen und wiegen von lasten

Info

Publication number: DE2521390A1
Application number: DE19752521390
Authority: DE
Inventors: John Louis George Beaumont
Original assignee: Darenth Weighing Equipment Ltd
Current assignee: Darenth Weighing Equipment Ltd
Priority date: 1974-05-16
Filing date: 1975-05-14
Publication date: 1975-11-27
Also published as: CH592297A5; ZA752919B; JPS50159767A; DK212975A; IT1032897B; NO751623L; FR2271550B3; BE829201A; GB1494495A; ES437747A1; FR2271550A1; NL7505850A; SE7505673L; BR7502961A; AU8106775A

Description

Dipl.-lng. H. Sauerland · On.-Ing. R. König ■ Dipl.-ing. K. Bergen

Patentanwälte · 4ααα Düsseldorf 30 · Cecilienallee 76 ■ Telefon 43373a

13. Mai 1975 30 050 B

DARlNTH WEIGHING EQUIPMENT LIMITED, Cray Avenue, Orpington, Kent, BR5 3RJ, Großbritannien

"Gerät zum Abstützen und Wiegen von Lasten"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Abstützen und Wiegen von Lasten mit einem die Last aufnehmenden Tragteil und mindestens drei letzteres abstützenden, druckflüssigkeitsbeaufschlagten Abstützvorrichtungen und einer die in den Abstützvorrichtungen auftretenden Flüssigkeitsdrucke summierenden und dadurch die auf das Tragteil wirkende Belastung angebenden Einrichtung»

Abstütz- und Messeinrichtungen der vorgenannten Art werden z.B. dazu benutzt, um Flüssigkeitstanks und Brückenwaagen abzustützen. So werden Einrichtungen dieser Art für Flüssigkeitstanks häufig in verarbeitenden Betrieben eingesetzt, wo das Gewicht der Flüssigkeit innerhalb des Tanks entweder von Zeit zu Zeit bestimmt oder aber beispielsweise kontinuierlich überwacht werden muß ο

Es sind zwei verschiedene Arten von Abstütz- und Meßeinrichtungen für den genannten Zweck gebräuchlich. Bei einer ersten Ausführungsform wird die Last von drei oder mehr, in aufrecht stehenden Zylindern unterhalb der Last gleitbeweglich gelagerten Kolben oder durch eine drehgelenkige Lagerung an einer Seite und durch einen oder mehrere Kolben an der gegenüberliegenden Seite abgestützt. Die Zylinder sind mit öl

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gefüllt und mit Druckmeßeinrichtungen verbunden, so daß der Hydraulikdruck in dem oder den Zylindern die gesamte abgestützte Last anzeigt. Da die Kolben entweder in ihren Zylindern geführt oder aber mit ihren Zylindern durch elastische Dichtungen verbunden sind, die zwar eine hinreichende Axialbewegung erlauben, jedoch nur eine geringe seitliche Bewegung, ist das Tragteil mit einer entsprechenden seitlichen Abstützung versehen. Wenn jedoch aufgrund von Temperaturänderungen oder sonstigen Faktoren das Tragteil zum Kippen neigt oder Änderungen in den seitlichen Dimensionen des Tragteils eintreten, ergeben sich an den von den Zylindern abgestützten Lasten oder in der Verteilung zwischen den durch ein Drehgelenk und die Zylinder getragenen Lasten Fehler, so daß die Summe der Flüssigkeitsdrücke keine genaue Angabe der gesamten Last ermöglicht.

Um diese Schwierigkeit zu vermeiden, werden bei einer anderen Ausführungsform der Abstütz- und Meßeinrichtung drei oder mehr Kolben und Zylinder durch eine Anzahl von Bälgen ersetzt, deren Endteile an dem Tragteil befestigt und in ihrem Inneren mit einer Flüssigkeit gefüllt sind, wobei der Druck der Flüssigkeit in allen Bälgen gemessen wird, um eine entsprechende Anzeige der vom Tragteil getragenen Last zu erreichen» Es ist jedoch nicht möglich, die Last nur durch die Bälge zu tragen, weil die druckbeaufschlagten Bälge keine seitliche Abstützung für das Tragteil ermöglichen, so daß aus diesem Grund eine zusätzliche seitliche Abstützung erforderlich ist_e

In einigen Fällen ist das Tragteil an einer Seite durch ein Drehgelenk abgestützt und an der anderen Seite

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durch einen oder mehrere Bälge, wobei in diesem Fall der Druck der Flüssigkeit in den Bälgen nicht direkt von der von dem Tragteil abgestützten Last abhängig ist, sondern von der Bewegung der Last gegenüber dem Drehgelenk. Die durch Messen des Flüssigkeitsdruckes innerhalb der Bälge angezeigte Last stimmt daher nur dann, sofern die horizontale Verschiebung des Schwerpunktes der Last von der Drehachse des Drehgelenks konstant bleibt, wenn sich die Last, z.B_e Flüssigkeit in einem Tank ändert. Weiterhin wird durch jede Änderung der Reibung in dem Drehgelenk eine weitere Fehlerquelle erzeugt.

In anderen Fällen ist das Tragteil auf einer Anzahl von Bälgen ohne Drehgelenk abgestützt, wobei jedoch sich horizontal erstreckende Hebel erforderlich sind, um die seitliche Abstützung zu gewährleisten. Hier wird wiederum durch die möglicherweise in den Gelenkstellen der Hebel auftretenden Reibung eine weitere Fehlerquelle erzeugt, so daß der Druck innerhalb der Bälge nicht mehr in direktem Verhältnis zu der vom Tragteil abgestützten Last steht. Außerdem sind die Hebel in der Praxis schwierig auszurichten und genau horizontal zu halten, was jedoch erforderlich ist, um Kräfte zu vermeiden, die zu der Last addiert oder von dieser subtrahiert werden müßten und somit zu einem Fehler führen würden.

Eine dritte Ausführungsform der Einrichtung ist vorgeschlagen worden, bei welcher das Tragteil, anstatt von drei oder mehr Kolben in Zylindern abgestützt zu sein, durch mindestens drei Einrichtungen abgestützt ist, von denen jede eine Rollmembran enthält, die vielfach als Langhubmembran bekannt ist. In diesem Falle enthält jede Vorrichtung eine Platte, die fest an dem Tragteil und an der Mitte einer Rollmembran befestigt

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ist, welche sich quer zu einem Zylinder erstreckt, in welchem die Platte auf- 'und abwärts bewegbar ist_e Die Membrane besitzt eine ringförmige Falte und erstreokt sich vom Rand der Platte bis zur Falte nach oben, wo sie umgebogen ist und sich dann wieder nach unten bis zu ihrem äußeren Umfang erstreckt, der an dem Zylinder befestigt ist.

Bei dieser Art von Membran ist es im allgemeinen erforderlich, einen wesentlichen Spielraum zwischen dem Umfang der Platte und dem Zylinder vorzusehen· Da sich die Platte nach oben und unten bewegt und sich die Falte in der Membran bewegt, ändert sich der Durchmesser der Falte und bewegt sich nach innen auf den Umfang der Platte zu, wenn sich die Platte nach oben bewegt, und nach außen auf den Zylinder zu, wenn sich die Platte nach unten bewegt. Eine kleine Auf- und Abwärtsbewegung ergibt sich bei Änderungen im Volumen der Flüssigkeit, die durch Temperaturänderungen bedingt sind. Durch diese geringe Bewegung wird die wirksame Fläche der Membran geändert, so daß sich unkontrollierbare Veränderungen im Verhältnis zwischen der gesamten, durch jede Platte und den Druck der Flüssigkeit abgestützten Last ergeben.

Wenn sich der Abstand zwischen der Platte innerhalb des Zylinders verringert, so daß die übergefaltete Membran einen engen Sitz zwischen dem Umfang der Platte und dem Zylinder einnimmt, ist es möglich, Änderungen in der wirksamen Fläche der Membran in einem beachtlichen Ausmaß zu vermeiden. Aber bei dieser Anordnung kommt es zu Ungenauigkeiten infolge eines Kippens oder einer Änderung der seitlichen Abmessungen des

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Tragteils. Diese Ausführungsform besitzt daher die gleichen Nachteile mit der Folge von Fehlern, wie sie bei den Einrichtungen mit Kolben und Zylindern vorhanden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zum Abstützen und Messen von Lasten geeignete Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die die Nachteile der bekannten Einrichtungen nicht mehr aufweist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Abstützvorrichtung einen in radialer Richtung unnachgiebigen zylinderf örmigen Balg mit vertikaler Achse und geschlossenem Bodenteil sowie ein Gehäuse aufweist, welches auf einer festen Fundamentsohle angeordnet und an seinem oberen Ende mit einer das obere Ende des Balges dichtend aufnehmenden öffnung versehen ist sowie eine Druckflüssigkeitskammer umschließt, die über eine Flüssigkeitseinlaß- und -auslaßöffnung mit der druckanzeigenden und -summierenden Einrichtung in Verbindung steht und sich entlang des ümfangs und unterhalb des geschlossenen Bodenteils des Balges erstreckt, wobei eine seitliche Bewegung des Balgs durch die Wandung des Gehäuses begrenzt wird und das Tragteil über Stützelemente mit der Oberseite des geschlossenen Bodenteils des Balgs fest verbunden ist, so daß das Gewicht des Tragteils und der Last, der die FlüssigkeitsdrUcke in den Flüssigkeitskammern der Abstützvorrichtungen entgegenwirken, auf die Unterseiten der geschlossenen Bodenteile der Bälge einwirkt.

Bei einer solchen Anordnung steht das gesamte Gewicht des Tragteils, beispielsweise eines Tanks oder einer Brückenwaagenplattform oder ihrer Last in direktem

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Verhältnis zu der Summe der Flüssigkeitsdrucke in den Abstützvorrichtungen, ohne daß Fehler durch Gelenklager oder seitliche Abstützungen auftreten können. Die seitlichen Abstützungen sind nicht mehr erforderlich, weil aufgrund der äußeren Druckbeaufschlagung des Bär ges und der Abstützung des Tragteils durch das Bodenteil des Balgs jedes möglicherweise auftretende Kippen des Tragteils Kräfte erzeugt, die auf den Balg einwirken und die ihn immer in eine stabile zentrale Lage innerhalb des Gehäuses zurückführen.

Sofern das Tragteil als zylindrischer Tank mit einer aufrechtstehenden Achse ausgebildet ist, sind vorzugsweise drei Abstützvorrichtungen symmetrisch verteilt zum Tank angeordnet, so daß, wenn die Vorrichtungen alle identisch ausgebildet sind, die Drucke in ihren Kammern im wesentlichen gleich sind«,

Ist das Tragteil als rechteckförmige Plattform einer Brückenwaage ausgebildet, werden vorzugsweise vier Abstützvorrichtungen verwendet, bei. denen jeweils eine in der Nähe der Plattform angeordnet ist₀ Für längere Brückenwaagen kann die Plattform gelenkig ausgebildet und in diesem Falle mit sechs oder mehr Abstützvorrichtungen ausgerüstet sein.

Zum Summieren und Anzeigen der Drucke der Abstützvorrichtungen können verschiedene herkömmliche Möglichkeiten zur Anwendung kommen. Dafür kommt entweder ein mechanisches Gestänge in Frage, welches direkt durch die Flüssigkeitsdrucke betätigt wird oder aber auch elektrisch betätigte Instrumente, wie Umformer, die elektrische Ausgangssignale erzeugen, die in direkter Abhängigkeit von den Flüssigkeitsdrucken stehen,, Die Anzeigeeinrichtung kann aus einer Skala

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mit einem Zeiger "bestehen oder mit anderen Bauteilen für eine sofortige Anzeige der Summe der Flüssigkeitsdrucke und damit des Gewichts auf das Tragteil ausgerüstet sein; alternativ können die Anzeigegeräte so ausgestattet sein, daß eine kontinuierliche Anzeige der Drucke und damit des Gewichts des Tragteils möglich ist.

Zwei Ausführungsbeispiele des Abstütz- und Meßgerätes gemäß der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig, 1 in schematischer Darstellung eine Draufsicht einer ersten Ausführungsform des Gerätes;

Fig, 2 in schematischer Darstellung eine Seitenansicht eines Teils des Gerätes nach Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Draufsicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des Gerätes; und

Fig, 4 einen vertikalen Schnitt, in vergrößertem Maßstab, durch eine flüssigkeitsbetätigte Abstützvorrichtung zur Verwendung für beide Ausführungsformen.

Das in den Fig, 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel weist ein Tragteil in Gestalt eines zylindrischen Tanks 1 auf, der eine vertikale Achse besitzt und insgesamt durch drei hydraulisch beaufschlagte bzw. betätigte Abstützvorrichtungen 2 abgestützt ist, die durch hydraulische Leitungen 3, 4 und 5 mit einer den Flüssigkeitsdruck summierenden Einrichtung 6 in Verbindung stehen, in der die drei Drucke durch Bälge auf einen Hebel übertragen werden, von dem die Kraft auf ein

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auf Last ansprechendes Element abgegeben wird, welches seinerseits ein elektrisches Ausgangssignal abgibt. Die Einrichtung 6 ist durch eine elektrische Leitung 7 mit einem Meßinstrument 8 mit Zeiger 9 verbunden. Das Meßinstrument 8 zeigt die Summe der Flüssigkeitsdrucke in den drei Abstützvorrichtungen 2 an, wobei eine direkte Ablese des Gewichts des Inhalts des Tanks 1 ermöglicht wird.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, besitzt der Tank 1 einen domförmigen Boden 10, an dem rohrförmige Füße 11 angeschweißt sind, wobei jeder Fuß in einem Flansch 12 oidet, welcher auf einem Flansch 13 einer der Abstützvorrichtungen 2 ruht bzw. damit fluchtet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Flansche 12 und 13 miteinander verschraubt. Jedoch ist in manchen Anwendungsfällen eine Befestigung nicht erforderlich. Die Abstützvorrichtungen 2 sind auf einer Fundamentsohle 14 abgestützt.

Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 stellt eine Brückenwaage dar und besitzt eine die Last aufnehmende und messende Plattform 15, die insgesamt durch vier hydraulisch druckbetätigte Abstützvorrichtungen 2* abgestützt ist, die mit den Abstützvorrichtungen 2 des ersten Ausführungsbeispiels identisch sind. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Plattform 15 direkt mit den Flanschen 13 der Abstützvorrichtung 2¹ verschraubt.

Die vier Abstützvorrichtungen 2¹ sind über hydraulische Druckleitungen 16 bis 19 mit einer elektrisch betätigten Drucksummierungseinrichtung 6^f verbunden, die ähnlich der Einrichtung 6 ausgebildet ist, mit dem

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Unterschied, daß sie vier Eingänge aufweist. Die Einrichtung 6¹ ist über eine Leitung 7¹ mit einem Meßinstrument 8¹ verbunden, welches identisch mit dem Meßinstrument 8 des ersten Ausführungsbeispiels ist„

Wie aus Fig. 4 hervorgeht, besitzt jede Abstützvorrichtung 2 einen radial unnachgiebigen Balg 20 nach Art eines Dosenaneroids mit im wesentlichen zylindrischem Querschnitt und einer ringförmig gefalteten Umfangswandung. Die Wandung besteht aus dünnem korrosionsbeständigem Stahlblech oder alternativ aus Messing, Phosphorbronze oder Berylliumkupfer. Der Balg 20 besitzt am bodenseitigen Ende ein ungefaltetes zylindrisches Teil 21, wobei der Boden des Balges 20 durch eine als Bodenteil dienende steife, stählerne Bodenplatte 22 geschlossen ist, die in das Teil 21 eingepaßt ist und durch eine Schweißnaht 23 damit verschweißt ist. Ein das Teil 21 umgebender Versteifungsring 24 ist mit der Bodenplatte 22 ebenfalls mittels der Schweißnaht 23 verbunden.

Das obere Ende des Balgs 20 besitzt ebenfalls ein nicht gefaltetes zylindrisches Teil 25, welches in eine zylindrische Öffnung einer festen, als Ringplatte ausgebildeten Stahlplatte 26 eingreift und zusammen mit einem Versteifungsring 27 an der Ringplatte 26 mittels einer Schweißraupe 28 verbunden ist«,

Die Ringplatte 26 bildet das obere Ende eines Gehäuses 29, welches ebenfalls eine Bodenplatte 30 und eine zylindrische Wandung 31 aufweist, welche mit der Bodenplatte 30 durch eine Schweißnaht 32 und mit der Ringplatte 26 durch eine Schweißnaht 33 verbunden ist» Der Balg 20 und seine Bodenplatte 22 sowie das Gehäuse

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29 schließen zwischen sich eine Druckflüssigkeitskammer

34 ein, die eine Flüssigkeitseinlaß- und -auslaßöffnung

35 aufweist, die mit einer der Hydraulikleitungen 3, oder 16 Ms 19 verbunden ist. Ferner besitzt das Gehäuse 29 eine Ablauföffnung 36, die normalerweise durch einen nicht dargestellten Schraubstopfen verschlossen ist.

An der Bodenplatte 22 ist durch eine Schweißraupe 38 eine sich nach oben durch den Balg 20 erstreckende, als Stützelement dienende Hülse 37 angeschweißt, die sich bis oberhalb der Ringplatte 26 erstreckt und durch eine Schweißraupe 39 an dem Flansch 13 befestigt ist. Der Raum zwischen der Außenseite der Hülse 37 und der Innenseite des Balgs 20 ist durch einen hochflexiblen, gamaschenartigen und aus Gummi bestehenden Ring 40 abgeschlossen, der durch an seinen Kanten einstückig mit ihm verbundene Wulste 41 in entsprechenden Ausnehmungen in den Umfangen der Ringplatte 26 und des Flansches 13 lagegerecht gehalten ist.

Da der Ring 40 hochflexibel ist und der Flansch 13 - wie bereits erläutert - den Tank 1 oder die Plattform 15 oder irgendeine andere Last der Einrichtung trägt, ist der Flansch 13 innerhalb des Gehäuses 29 durch den innerhalb der Druckflüssigkeitskammer 34 wirkenden Flüssigkeitsdruck frei abgestützt, der über die Nutzfläche des Bodens des Balges 20 wirkt, welche gleich der Fläche der Bodenplatte 22 und der wirksamen Fläche der Endfläche der Bodenkante des Teils 21 des Balges 20 ist.

Eine seitliche Bewegung der Bodenplatte 22 und damit des Flansches 13 und der davon getragenen Last wird

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durch eine Platte 42 begrenzt, die an der Unterseite der Bodenplatte 22 angeschweißt ist. Der Abstand zwischen dem Umfang der Platte 42 und der Innenseite der zylindrischen Wandung 31 des Gehäuses 29 ist etwas geringer als der Abstand zwischen der Außenseite der Hülse 37 und der Innenseite des Versteifungsrings 27.

Da die axiale Steifheit des Balgs 20 und die axiale Steifheit des Rings 40 vernachlässigbar sind, ist der Druck der Hydraulikflüssigkeit in der Druckflüssigkeitskammer 34 eine lineare Funktion der durch den Flansch 13 abgestützten Last. Folglich ist die gesamte Last im Tank 1 oder die durch die Plattform 15 abgestützte gesamte Last eine lineare Funktion der Summe der Drucke der Flüssigkeit in den Druckflüssigkeitskammem 34 der identisch ausgebildeten Abstützvorrichtungen 2, 2», durch die der Tank 1 und die Plattform 15 abgestützt sind, so daß die Last direkt auf den Meßinstrumenten 8 oder 8* angezeigt wird.

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Claims

DARENTH WEIGHING EQUIPMENT LIMITED, Cray Avenue,

Orpington, Kent, BR5 3RJ, Großbritannien

Patentansprüche:

Gerät zum Abstützen und Wiegen von Lasten mit einem die Last aufnehmenden Tragteil und mindestens drei oder mehr letzteres abstützenden, druckflüssigkeitsbeaufschlagten Abstützvorrichtungen und einer die in den Abstützvorrichtungen auftretenden Flüssigkeitsdrucke summierenden und dadurch die auf das Tragteil wirkende Belastung angebenden Einrichtung, dadurch gekennzeichnet , daß jede Abstützvorrichtung (2, 2¹) einen in radialer Richtung unnachgiebigen zylinderförmigen Balg (20) mit vertikaler Achse und geschlossenem Bodenteil (22) sowie ein Gehäuse (29) aufweist, welches auf einer festen Fundamentsohle (14) angeordnet und an seinem oberen Ende mit einer das obere Ende (25) des Balgs (20) dichtend aufnehmenden Öffnung versehen ist sowie eine Druckflüssigkeitskammer (34) umschließt, die über eine Flüssigkeitseinlaß- und -auslaßöffnung (35) mit der druckanzeigenden und -summierenden Einrichtung (8, 6, 8¹, 6¹) in Verbindung steht und sich entlang des Umfangs und unterhalb des geschlossenen Bodenteils (22) des Balgs (20) erstreckt, wobei eine seitliche Bewegung des Balgs (20) durch die Wandung (31) des Gehäuses (29) begrenzt wird und das Tragteil (1, 15) über Stützelemente (37, 13) mit der Oberseite des geschlossenen Bodenteils (22) des Balgs (20) fest verbunden ist, so daß das Gewicht des Tragteils (1, 15) und der Last, der die Flüssigkeitsdrucke in den Druck-

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flüssigkeitskammern (34) der Äbstützvorrichtungen (2, 2¹) entgegenwirken, auf die Unterseiten der geschlossenen Bodenteile (22) der Bälge (20) einwirkt.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet , daß das Tragteil als Tank (1) mit aufrechtstehender Achse ausgebildet ist, und daß drei Abstützvorrichtungen (2) symmetrisch verteilt zum Tank (1) angeordnet sind.
3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet , daß das Tragteil als rechteckförmige Plattform (15) einer Brückenwaage ausgebildet ist, und daß mindestens vier Abstützvorrichtungen (2^f) vorhanden sind, von denen jeweils eine in der Nähe einer Ecke der Plattform (15) angeordnet ist.
4. Gerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3j dadurch gekennzeichnet , daß der Balg (20) als im wesentlichen zylindrisches Dosenaneroid mit einer ringförmig gefalteten Umfangswandung ausgebildet ist.
5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet , daß die Wandung des Balgs (20) aus dünnem korrosionsbeständigem StaWrj Messing* Berylliumkupfer- oder Phosphorbronze-Blech besteht.
6. Gerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß das Bodenteil am bodensei tigen Ende des Balgs (20) von einer steifen Bodenplatte (22) gebildet und das obere Ende des Balgs (20) von einer steifen Ringplatte (26) gehalten ist,

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die den Balg (20) umgebend als oberes Ende des Gehäuses (29) ausgebildet ist.
7. Gerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine sich

am Boden des Balgs (20) radial nach außen erstreckende Platte (42), durch die infolge Anlage ihrer Umfangsflache an der Innenseite des Gehäuses (29) die seitliche Bewegung des Balgs (20) begrenzt wird.

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