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Dose für unter Überdruck stehende Verpackungsgüter"
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Die Erfindung betrifft eine Dose für unter Überdruck stehende Verpackungsguter,
insbesondere Getränke- oder Bierdose, mit einem zylindrischen Rumpf und einem daran
über einen Radius oder eine kegelstumpfförmige Schräge einstückig anschließenden
Boden.
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Derartige Dosen werden seit längerem im größeren Umfange einstückig
durch Tiefziehen oder Abstreck-Gleitziehen hergestellt und im größeren Umfange für
Bierdosen oder andere unter Überdruck stehende Getränke verwendet (vgl. US-PS 32
72 383).
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Üblicherweise bildet man derartige Dosen mit einem Boden aus, der
im über dem wesentlichen Teil seiner Ausdehnung in das Doseninnere domförmig vorspringt,
wobei der domförmig ausgebildete Teil über einen Übergangskrümmungsradius stetig
in die zylindrische Rumpfwand der Dose übergeht. Durch die domförmige Wölbung des
Bodens wird die Steifigkeit des Bodens vergrößert und damit seine Fähigkeit dem
erhöhten
Innendruck zu widerstehen. Der Übergangsradius zwischen
dem domförmigen Bodenteil und der zylindrischen Rumpfwand bildet zugleich die Standebene
der Dose.
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Die Praxis Jedoch hat gezeigt, daß derartige Böden bei erreichen eines
vorbestimmten kritischen Druckes langsam oder schnappartig nach außen wandern oder
federn. Dadurch wird die Dose unverkäuflich und verliert zudem die Standfestigkeit.
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Ein weiterer wesentlicher Nachteil des domförmigen Bodens besteht
darin, daß der durch den Übergangsradius gebildete Bodenkanal nur schwer zu reinigen
und vor allem nur unter großen Schwierigkeiten mit einer Schutzschicht versehen
werden kann. Eine unvollkommene Schutzschicht in diesem Bereich kann den Inhalt
der Dose beeinflussen, während andererseits beim Aufbringen der Schutzschicht zuviel
aufgebrachtes Material leicht zur Blasenbildung und damit ebenfalls zu Fehlstellen
führen kann.
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Ein dritter Nachteil des domförmigen Bodens besteht darin, daß die
relativ weit in das Innere der Dose vorspringende domförmige Wölbung einen erheblichen
Anteil des zur Verpackung zur
Verfügung stehenden Raum beansprucht,
so daß derartige Dosen eine erheblich größere axiale Länge besitzen milssen als
dies zur Aufnahme der vorbestimmten Füllmenge notwendig ist. Dadurch wird wesentlich
an Lagerraum und Verpackungsraum vergeudet.
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Es ist hekannt, die notwendige domförmige Wölbung des Bodens dadurch
zu verringern, daß man nur einen mittleren Teil des Bodens mit der Wölbung versieht
und die Wölbung über eine Biegekante von sehr kleinem Kriunmungsradius in den übrigen
Teil des Bodens übergehen läßt, wobei der übrige Teil des Bodens im wesentlichen
eben oder von der Fiillseite der Dose weg kegelstumpfförmig zur Kante der domförmigen
Auswölbung verläuft (vgl. US-PS 32 72 383 und DT-OS 24 08 213).
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Durch diese bekannten Maßnahmen werden die aufgezeigten Probleme zwar
teilweise gemildert, jedoch nicht beseitigt.
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Einmal nimmt die domförmige Ausbildung des Bodens auch bei Beschränkung
auf einen Teil des Bodens noch einen erheblichen Anteil des FUllvolumens der Dose
auf. Wenn dabei trotz der Verringerung der radialen Ausdehnung der Auswölbung der
Boden noch eine hinreichende Steifigkeit erhalten soll, ist eine
relativ
starke Verformung am Übergangsbereich zwischen der domförmigen Auswölbung und dem
Rumpf notwendig, was einerseits zu Kanalformen oder Kanalquerschnitten führt, die
erneut Probleme bei der Beschichtung der Innenfläche der Dose führt und andererseits
Gelenkstellen bildet, um die der domförmige Abschnitt schnappartig bei Überschreiten
vorbestimmter Drücke ausformen kann.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung hier Abhilfe zu schaffen
und eine Dose der eingangs näher bezeichneten Art soweiter zu bilden, daß diese
zur Versteifung des Bodens notwendige Verformungen aufweist, die möglichst wenig
vom Innenvolumen oder Füllvolumen der Dose beanspruchen und überdies die Abmessungen
der Dose im Vergleich zu dem Volumen der Füllmenge kaum vergrößert, wobei trotz
der in engen Grenzen gehaltenen Verformungen der Boden eine außerordentlich hohe
Steifigkeit und unter allen Umständen, d. h. auch bei erhöhten Drücken eine feste
Standfläche behält, wobei gleichzeitig die Gefahr der Gelenkbildung zwischen Teilen
des Bodens ausgeschlossen wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Boden der
Dose im wesentlichen eben ist und sich rechtwinklig zur Behälterachse erstreckt
und auf einem Teilkreis des Bodens mit einem Durchmesser gleich oder größer dem
halben Durchmesser des zylindrischen Rumpfes wenigstens zwei in Richtung der Behälterachse
nach außen um eine Höhe zwischen dem drei- und dem zwanzigfachen, vorzugsweise zwischen
dem zehn- bis sechzehnfachen der Wanddicke der Dose über die Außenfläche des ebenen
Bodens bis in eine Standebene vorspringende eingeformte Vorsprünge aufweist.
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Die Zahl der genannten Einformungen bezieht sich auf die Vorsprünge,
die bis in die Standebene reich4 also zu der Standfestigkeit der Dose beitragen.
Es konnte festgestellt werden, daß mit relativ flachen Vorsprüngen, die bei den
in Frage kommenden Blechdicken zwischen etwa 1 und 6 s liegen und die nur einen
geringen Anteil der ansonsten ebenen Bodenfläche einnehmen, eine außerordentlich
zuverlässige Versteifung des Bodens erreicht wird, die auch ausreicht, us bei Steigerungen
des Innendruckes über den kritischen Wert hinaus die durch die Vorsprünge gebildete
Standfläche zuverlässig aufrechtzuerhalten, wobei der zentrale bene Bereich des
Bodens
durchaus unter den auftretenden Innendrücken membranertig
ausbiegen kann. Ein Umspringen des Bodens aus einer Stellung in eine andere axiale
Stellung ist dabei nicht zu befürchten.
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Vor allem wird durch die Tatsache, daß wenigstens zwei voneinander
unabhängige Vorsprünge vorgesehen sind, die auf dem gleichen Teilkreis angeordnet
sind verhindert, daß an irgendeiner Stelle des Bodens eine in sich geschlossenen
Gelenkstellc gebildet wird, welche das Umspringen des Dosenbodens unter der Einwirkung
von Druckänderungen begünstigen würde.
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Das von den Vorsprüngen eingenommene Volumen ist vernachlässigbar
klein gegenüber dem Gesamtvolumen der Dose. Darüber hinaus wird durch die beanspruchten
Verformungen des ansonsten ebenen Bodens das FUllvolumen der Dose nicht verkleinert
sondern eher vergrößert. Durch die geringe axiale Tiefe der Vorsprünge werden die
Gesamtabmessungen der Dose in Richtung der Dosenachse praktisch nicht nennenswert
vergrößert.
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Die Vorsprünge können verschiedenerlei Formen und Anordnungen haben,
wobei auf verschiedene Arten von Verformungen im gleichen Dosenboden miteinander
kombiniert werden können,
wobei in aller Regel Jedoch nur ausgewählte
Vorsprünge bis in die Standebene der Dose ragen und daher vornehmlich fd das Verhalten
des Bodens unter den Einflüssen bestimmen.
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Zweckmäßigerweise ist die axiale Tiefe eines bis in die Standebene
reichenden Vorsprunges nahe seiner radial äußeren Begrenzung am größten und nimmt
in Richtung auf die Dosenmitte hin ab bzw. läuft in die ebene Dosenfläche radial
zur Bodenmitte hin aus. Dadurch wird einmal gewährleistet, daß eine im wesentlichen
linienförmige "Standfläche" gebildet wird, welche die Standfestigkeit wesentlich
erhöht. Zum anderen wird dadurch ganz entscheidend das Säubern und das Lackieren
oder Überziehen der Innenfläche der Dose erleichtert, ohne daß eine Gefahr besteht,
daß stellenweise der Überzug Fehlstellen oder starke Verdickungen erhält, aus denen
sich Blasen bilden können.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an
mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 in einem senkrechten Schnitt und perspektivischer
Darstellung eine Dose nach einem ersten AusfUhrungsbeispiel der Erfindung
Fig.
2 in einem senkrechten Schnitt die neue Dose, wobei an Hand dieserFigur die verschiedenen
Größenverhältnisse und Bemessungsverhältnisse veranschaulicht sind.
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Fig. 3 und Fig. 4 in ähnlicher Darstellung einerseits in einem senkrechten
Schnitt und andererseits jeweils in einer Abwicklung zwei weitere verschiedene AusfUhrungsbeispiele
der Dose nach der Erfindung; Fig. 5 und 6 Jeweils in Draufsicht auf die Innenfläche
einer Bodenhälfte zwei weitere verschiedene Ausführungsbeispiele; Fig. 7 im senkrechten
Schnitt und in Draufsicht ein Rgewandeltes Ausführungsbeispiel; Fig. e im senkrechten
Schnitt eine Ausführung, bei der die radial äußere Begrenzung eines Vorsprunges
in Fluchtung mit der zylindrischen Bumfpwand der Dose beginnt und Fig. 9 im senkrechten
Schnitt und perspektivischer Darstellung ein weiteres Ausfürungsbeispiel der Erfindung.
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In Fig. 1 ist schematisch eine aus einem Stück durch Tiefziehen oder
Abstreck-Gleitziehen geformte Dose dargestellt, die einen zylindrischen Rumpfabschnitt
1, einen Flansch am oberen Ende zur Befestigung eines nicht dargestellten Deckels
und einen einstückig angeformten Boden 4 aufweist, der im dargestellten Beispiel
mit dem zylindrischen Rumpf 1 über einen Krümmungsradius 3 verbunden ist. Statt
des Krdmmungsradius 3 kann auch eine kegelstumpfförmige Schräge vorgesehen sein.
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Der Boden 4 ist im wesentlichen eben ausgebildet und verläuft rechtwinklig
zur Dosenachse A (vgl.Fig.2). Auf einem Teilkreis, dessen Durchmesser TD in Fig.
2 angedeutet ist, sind zwei tellringförmige Verformungen 6 und 7 vorgesehen, welche
in Umfangs richtung durch zwei brückenartige in der Ebene des flachen Bodens liegende
Brückenabschnitte 8 voneinander getrennt sind, von denen nur der eine in Fig. 1
und 2 gezeigt ist, wobei Fig.2 einen senkrechten Schnitt entlang der gebrochenen
Schnittebene II-II der Fig. 1 darstellt.
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Durch die teilringförmigen Vorsprünge 6 und 7 wird der ebene Boden
4 in eine zentrale ebene Bodenfliche 5 und eine ringförmige ebene Bodenfllche 5a
unterteilt, die tangential in den Kamungsradius 3 übergeht, der zul Boden 4 rechnet.und
diesen an den zylindrischen Rump 1 anschließt.
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Man erkennt, daß jeder teilringförmige Vorsprung radial außen durch
eine relativ steile Begrenzungswand 10 und radial nach innen zu durch eine relativ
flache und in die ebene Bodenfläche 5 auslaufende Begrenzungswand 11 begrenzt ist,
welche Begrenzungswände entlang einer Linie 12 von geringem Krümmung8 radius aneinander
stoßen. Diese Linie 12 weist den größten Abstand von der Ebene der Bodenfläche 5
auf, wobei die beiden Linien 12 der Vorsprünge 6 und 7 in einer gemeinsamen Ebene,
der Standebene E liegen.
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In Fig. 2 ist der Durchmesser der Dose mit D, die axiale Höhe der
Dose mit H, die axiale Höhe des Krümmungsradius 3 mit R, und die Wandstärke der
Dose mit S bezeichnet, wobei davon ausgegangen wird, daß die Wandstärke S an allen
Stellen der Dose gleich oder an vorbestimmten Stellen der Dose unterschlisdlich
sein kann, wobei die Unterschiede sich jedoch in vorbestimmten Grenzen halten.
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Mit D' ist der Durchmesser der inneren Begrenzung des Krümmung -radius
3 angegeben, während mit AT die maximale Tiefe der Vorsprünge 6 und 7 bzw. der Abstand
der Standebene E von der Ebene des flachen Bodens 5,5a bezeichnet ist.
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Wesentlich ist, daß bei allen Ausführungsbeispielen die Zahl der Vorsprünge,
die bis in die AufstanEebene E reichen, wenigstens gleich 2 ist, wie dies in Fig.
1 dargestellt ist.
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Der Teilkreisdurchmesser TD kann zwischen der Hälfte des Durchmessers
D der Dose und praktisch dem Durchmesserwert der Dose selbst liegen. D. h., daß
der Vorsprung auf der radial außen liegenden Seite direkt in Fluchtung mit der zylindrischei3
Rumpsßnd 1 der Dose beginnen kann, wie dies in Fig. 8 daPgestellt ist, wo einer
von mehreren Vorsprüngen 39 im Schnitt dargestellt ist, der in Umfangsrichtung bei
40 endet,während der nachfolgende Vorsprung, der nicht dargestellt ist, im Umfangsabstand
von der Stirnfläche des Vorsprungs 39 beginnt.
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In Fig. 2 ist das entsprechende Umfangsende des Vorsprunges 6 mit
6a angedeutet.
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Die axiale Tiefe der Vorsprünge hängt ab von der Blechdicke, der Härte
des Bleches,dem Durchmesser der Dose,dem maximal zu erwartenden Innendruck und von
der Form der Vorsprünge. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Tiefe AT der bis in
die Aufstandsebene E reichenden Vorsprünge, also der Abstand der Aufstandslinie
12 der Vorsprünge 6 und 7 bei dem Ausftih rings beispiel nach Fig. 1 und 2 zwischen
dem dreifachen und dem zwan zigfachen der Blechdicke S, vorzugsweise zwischen dem
zehn-
und dem sechzehnfachen der Blechdicke liegen sollte.
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So haben beispielsweise Versuche gezeigt, daß bei einer Blechdicke
von 0,3 mm und einem maximalen Innendruck von 7 atii eine Tiefe AT von noppenförmigen
Vorsprüngen, wie sie etwa bei 33 in Fig. 6 dargestellt sind, mit 3 mm Tiefe ausreichen,
ul unter allen Verhältnissen eine hinreichende Versteifung des Dosenbodens zu gewährleisten
und einen festen Stand der Dose in der Aufstandsebene E auch noch bis zu den maximal
zurissigen DrUcken sicherstellt.
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Die bei den meisten Aus führungs formen gezeigte steile Begrenzung
der Vorsprünge auf der radial außen liegenden Seite und die flache oder in die Bodenebene
auslaufende Begrenzung auf der radial inneren Seite gewährleistet ein einfaches
problemloses Säubern und Beschichten der Innenfläche der Dose,ohne daß es zu Fehlstellen
oder Blasen kommen kann.
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Die in Fig. 1 gezeigten Vorsprünge können dadurch hergestellt werden,
daß man zunächst eine durchgehende der Form der Vorsprünge 6 und 7 entsprechende
Sicke in den ebenen Boden
einformt und nachträgl.tch die briickenartigen
Abschnitte 8 dadurch Druckformen der Sicke in die Ebene des Bodens 5 bildet.
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In vielen Fällen genügt auch eine nur teilweise Rückformung der Brückenabschnitte,
wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. In dieser Figur ist eine Dose gezeigt, die eine
in Umfangsrichtung geschlossene Sicke 18 aufweist, welche mehrere in Umfangs richtung
in Abständen angeordnete mit der axial am weitesten unten liegenden Kante 16 bis
in die Aufstandsebene reichende Vorsprünge 19 aufweist, welche voneinander in Umfangsrichtung
durch flachere Sickenabschntte 20 getrennt sind, die durch nachträgliche Rückformung
gebildet sind. Die ebene Dosenfläche ist mit 15 bezeichnet.
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Ein ähnliches Ergebnis kann man auch dadurch erreichen, daß man in
eine durchlaufende Sicke 22 in Abständen in den Boden der Sicken zusätzliche näpfohenartige
VeRiefungen 23 einformt, die bis indie Aufstandsebene E reichen.
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In jedem Fall ist bei Ausbildung einer in Umfangsrichtung durch gehenden
Sicke darauf zu achten, daß durch die örtlichen Verformungen zwanzg bzw. 22 zwischen
den Vorsprüngen die einer durchgehenden Sicke innewohnende Gelenk wirkung bezüglich
der
durch die Sicke miteinander verbundenen Bodenabschnitte wirksam
aufgehoben wird.
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In dieser Beziehung haben sich Ausführungen als besonders vorteilhaft
erwiesen, bei denen die Vorsprünge einzeln, d. h.
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in Umfangsabständen in die Bodenfläche eingeformt sind. Beispiele
hierfür zeigen die Fig. 5 bis 9.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 weist die Dose 25 in ihrer
ebenen Bodenfläche 26 drei in Umfangsrichtung in gleichen Abständen auf einem gemeinsamen
Teilkreis verteilte knopfartige oder kugelschalenförmige Einrpägungen 26 auf, die
mit ihrer tiefsten Stelle bis in die Aufstandsebene E reichen In vielen Fällen genügen
drei solche über die Bodenfläche verteilte Einformungen um einerseits den Boden
hinreichend zu versteifen und andererseits unter allen Umständen die notwendige
Standfestigkeit zu gewährleisten. Es kann jedoch auch zweckmäßig oder auch notwendig
sein, zwischen den die Aufstand -fläche bildenden Vorsprüngen zusätzlide Verformungen,
wie knopfartige EinFUckungen 28 vorzusehen, die auf dem gleichen oder einem größeren
Teilkreis zwischen den Vorsprüngen verteilt sind, wie dies Fig. 5 zeigt.
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Eine abgewandelte Ausführungsform zeigt Fig. 6, bei der die Vorsprünge
30 flächenartig nach Art einer sektorförmigen Teilfläche ausgebildet sind. Auch
hier ist der flächenförmige Vorsprung radial außen durch eine steile und radial
innen durch eine flache oder zur Bodenmitte hin in die ebene Bodenfläche 29 auslaufende
Wandung begrenzt.
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Zur weiteren Versteifung können kleinere in Umfangsrichtung langgestreckte
würstchenartige Einrpägungen 33 vorgesehen sein, die jedoch nicht bis in die Standfläche
hineinreichen.
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Der Boden 32 des flächenförmigen Vorsprungs 30 kann auch durch eine
Vielzahl von in radialer Richtung orientierten Rippen gebildet werden, wodurch eine
weitere Versteifung erreicht wird.
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Statt wie im dargestelltenBeispiel drei flächenförmige Vorsprünge
30 können in gegenseitigen Umfangsabständen angeordnete flächenförmige Vorsprünge
in jedem Sektor des Bodenabschnittes von 60 Grad vorgesehen sein.
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Eine weitere der Gelenk wirkung zuverlässigen gegenwirkende Ausführungsform
ist in Fig. 9 gezeigt, bei der die Verformung 42 in dem ebenen Boden 5 durch auf
einem Teilkreis in Umfangsrichtung wellenförmig umlaufende Vorsprünge 43 gebildet
werden
deren Tiefe und deren Breite wellenförmig und in Umfangsrichtung
fortlaufend zu und abnimmt, wobei diese beiden Größen an den mit 44 bezeichneten
Stellen zu 0 werden können.
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Bei all den beschriebenen Ausführungsformen können die äußeren Begrenzungen
der Vorsprtinge in Fluchtung mit der zylindrischen Rumpfwand 1 oder in dem Höhenbereich
R des Ubergangsradius 3 beg innen, wie dies bei dem einen Ausführungsbeispiel in
Fig.
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8 angedeutet ist.
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Bei. Verwendung der in Fig. 7 gezeigten Vorsprünge kann die Umfangsbreite
der Vorspruenge 36 etwa gleich dem gegenseitigen Abstand in Umfangsrichtung gewählt
sein.
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Ansprüche
L e e r s e i t e