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Gerät zum Auftragen von Schmelzklebern (Zusatz zu P 23 36 454.7-43)
Die Erfindung betrifft ein pneumatisch betätigtes Gerät zum Auftragen von Schmelzklebern
mit einem elektrisch von außen beheizten Schmelzraum, der in ein verschließbares
vorgespanntes Austrittsventil einmündet, und mit einem mit Druckluft beaufschlagbaren
Kolbensystem zum Herausdrücken des Schmelzklebers aus dem Austrittsventil, wobei
zur Steuerung der Druckluftzufuhr ein Drucklufttastventil vorgesehen ist, welches
in Ruhestellung zwangsentlüftet ist, sowie mit einer thermostatischen Steuereinrichtung
für die Schmelzkiebertemperatur.
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Als Schmelzkleber bezeichnet man thermoplastische Stoffe, die sich
durch Erwärmung in einen flüssigen Zustand überführen lassen und sich mit Erkalten
wieder verfestigen und dabei zwei Körper miteinander verbinden können. Es sind bereits
Geräte bekannt, in denen der Schmelzkleber in unmittelbarer Nähe eine Austrittsdüse
erhitzt und mit Druckluft gefördert wird.
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Diese Geräte haben den Nachteil, daß nur solche Schmelzkleber verwendet
werden können, die sehr schnell schmelzen, da andernfalls die Austragsleistung des
Gerätes sehr gering wird. Ein weiterer Nachteil dieser Geräte ist darin zu sehen,
daß sie nur mit thermoplastischen Stoffen in Form von Stäbchen oder Schnüren beschickt
werden können.
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Durch den freien Kontakt mit der Druckluft besteht bei den bekannten
Geräten insbesondere dann, wenn der Schmelzkleber längere Zeit bei höherer Temperatur
gehalten wird, die
Gefahr der Verkokung des Schmelzklebers. Ein
anderer Nachteil bei den bekannten Geräten ist darin zu sehen, daß als Austrittsventil
Nadelventile verwendet werden. Diese neigen zu häufigem Nachtropfen und auch zum
Verstopfen.
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Zur Beseitigung der geschilderten Nachteile ist daher in der Hauptanmeldung
ein handliches Gerät zum Auftragen von Schmelzklebern vorgeschlagen, in welchem
Schmelzkleber der unterschiedlichsten Art auch in Gestalt von Granulat und von Blöcken
mit größerer Austragsleistung verarbeitet werden können, wobei keine Gefahr von
Verkokung des Klebers besteht und kein Verstopfen und Nachtropfen des Austrittsventils
auftritt.
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Das in der Hauptanmeldung beschriebene pneumatisch betätigte Handgerät
zum Auftragen von Schmelzklebern mit einem elektrisch von außen beheizten Schmelzraum,
der in ein verschlieB-bares Austrittsventil einmündet, sowie mit einer thermostatischen
Steuereinrichtung für die Schmelzklebertemperatur zeichnet sich demnach dadurch
aus, daß der Schmelzraum zylindrisch ist und einen Flugkolben enthält, der gegenüber
der Wandung des Schmelzraums abgedichtet ist und wenigstens auf seiner Rückseite
mit Druckluft beaufschlagbar ist. Zur Steuerung der Druckluftzufuhr ist ein Drucklufttastventil
vorgesehen, welches in Ruhestellung zwangsentlüftet ist. Weiterhin ist als Austrittsventil
ein vorgespanntes Ventil vorgesehen, dessen Verschluß teil zwischen dem Ventilsitz
und der in Austrittsrichtung davor gelegenen Düsenöffnung angeordnet ist.
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Wenn auch ein solches Handgerät bereits sehr vorteilhaft ist und
die vorstehend erwähnten Nachteile vermeidet, so hat es sich doch gezeigt, daß dieses
Handgerät noch verbesserungsbedürftig ist. Das Nachfüllen der thermoplastischen
Stoffe in den Schmelzraum ist noch relativ aufwendig. Wenn der Schmelzkleber
verbraucht
ist, muß der am Boden des Schmelz zylinders befindliche Flugkolben nach oben in
die Nähe der Schraubkappe befördert werden und nach Entfernen der Schraubkappe aus
dem Schmelzzylinder herausgenommen werden. Erst dann können thermoplastische Stoffe
nachgefüllt werden. Nach dem Nachfüllen muß man dann noch eine weitere Zeit abwarten,
bis die thermoplastischen Stoffe flüssig geworden sind. Erst dann kann das Handgerät
erneut in Betrieb genommen werden. Demnach gestaltet sich der Nachfüllvorgang nicht
nur relativ aufwendig, sondern ist auch mit einem großen Zeitaufwand verbunden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das in der Hauptanmeldung
beschriebene Gerät dahingehend zu verbessern, daß die vorstehend erwähnten Nachteile
beseitigt werden und das Nachfüllen von thermoplastischen Stoffen sowohl hinsichtlich
des Aufwandes als auch hinsichtlich der erforderlichen Zeitdauer erleichtert wird.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei dem im Oberbegriff des Anspruchs
1 vorausgesetzten pneumatisch betätigten Gerät dadurch, daß das Kolbensystem einen
entgegen einer Gegenkraft mit Druckluft beaufschlagbaren ersten Kolben und einen
damit verbundenen zweiten Kolben umfaßt, der zum Herausdrücken des Schmelzklebers
aus dem Austrittsventil vorgesehen ist, und daß der den ersten Kolben enthaltende
Teil des Kolbensystems gegenüber dem im Schmelzraum befindlichen Schmelzkleber abgedichtet
ist.
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Bei der Erfindung sind also zwei miteinander verbundene Kolben vorgesehen,
von denen der erste entgegen einer Gegenkraft mit Druckluft beaufschlagbar ist und
der zweite zum Herausdrücken des Schmelzklebers aus dem Austrittsventil dient.
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Da der den ersten Kolben enthaltende Teil des Kolbensystems gegen
über
dem im Schmelz raum befindlichen Schmelzkleber vollständig abgedichtet ist und daher
nicht mit dem Schmelzkleber in Verbindung kommt, lässt sich das Nachfüllen der thermoplastischen
Stoffe sehr einfach erreichen. Es ist nicht mehr erforderlich, den mit Druckluft
beaufschlagbaren Kolben beim Nachfüllen zu entfernen. Es ist sogar möglich, den
Nachfüllvorgang während des Betriebes des Gerätes vorzunehmen. Damit wird der besondere
Vorteil ereicht, daß das neue Gerät für einen Dauerbetrieb verwendet werden kann.
Wenn das Nachfüllen erfolgt, bevor das Gerät vollständig leer ist, entfällt auch
die Wartezeit, bis die thermoplastischen Stoffe flüssig geworden sind. Es besteht
daher die Möglichkeit, das neue Gerät nicht nur als Handgerät, sondern in vorteilhafter
Weise auch in automatisch arbeitende Anlagen einzusetzen, da auch eine genaue Regulierung
der Austrittsmenge möglich ist.
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In zweckmäßiger Weise steht der Schmelzraum mit einer in das Austrittsventil
einmündenden Klebekammer in Verbindung, in welcher der gegenüber der Wandung der
Klebekammer abgedichtete zweite Kolben bewegbar angeordnet ist. Gemäß einer weiteren
zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der erste Kolben in
einer gegenüber ihrer Wandung abgedichteten Luftkammer bewegbar angeordnet ist,
die sich innerhalb des Schmelzraumes befindet und gegenüber dem Schmelz raum abgedichtet
ist, und daß der erste und der zweite Kolben über eine Stange miteinander verbunden
sind, die eine gleichgerichtete Bewegung der beiden Kolben ermöglicht und in einer
abgedichteten Öffnung in einer Trennwand der Luftkammer geführt ist. -Wenn das Drucklufttastventil
zwangsentlüftet ist, wird der erste Kolben infolge einer Gegenkraft - z.B. von einer
Feder - nach oben bewegt. Infolge der Verbindung über die erwähnte Stange führt
auch der zweite Kolben eine gleichgerichtete Bewegung nach oben aus, so daß in der
Klebekammer, in der sich
der flüssige Schmelzkleber befindet, ein
Unterdruck entsteht.
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Dadurch wird ein Nachtropfen aus dem Austrittsventil praktisch vollständig
verhindert.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der erste
Kolben starr und der zweite Kolben derart beweglich mit der Stange verbunden, daß
der zweite Kolben innerhalb eines begrenzten Abschnitts auf der Stange entlanggleiten
kann. Dieser begrenzte Abschnitt auf der Stange ist mit einer Profilierung versehen,
und zwar derart, daß zwischen dem auf diesem Stangenteil bewegbar angeordneten zwei
Kolben und dem Stangenteil selbst mindestens eine Durchlassöffnung besteht, durch
die der Schmelzkleber aus dem Schmelz raum in die Klebekammer gelangen kann.
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Die Profilierung kann in vorteilhafter Weise durch sich in Längsrichtung
der Stange erstreckende, auf dem Umfang der Stange verteilt angeordnete Nuten gebildet
sein.
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Wenn das Drucklufttastventil zwangsentlüftet wird, und sich der erste
und der zweite Kolben infolge der Gegenkraft der Feder nach oben bewegen, entsteht
- wie bereits erwähnt -in der Klebekammer ein Unterdruck. Wegen der beschriebenen
Profilierung kann nun flüssiger Schmelzkleber aus dem Schmelz raum durch die Nuten
hindurch in die Klebekammer fließen. Somit wird die Klebekammer immer wieder automatisch
mit flüssigem Schmelzkleber nachgefüllt.
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Der Schmelzraum selbst ist durch die Kleberpumpe gegenüber der Druckluft
und dadurch eine Schraubkappe gegenüber der Außenluft abgeschlossen, so daß die
Erwärmung und Schmelzung des Klebers im wesentlichen unter Luftabschluß geschieht.
Deshalb kann es bei kurzfristigem Überhitzen des Schmelzklebers oder
bei
länger dauerndem Aufbewahren des Schmelzklebers bei Schmelztemperatur nicht zu einer
Verkokung des Schmelzklebers kommen.
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Die Aus trags leistung des Gerätes kann sowohl durch Verändern des
ausgeübten Luftdrucks auf den ersten Kolben als auch durch Verändern der Vorspannung
des Austrittsventils variiert werden Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Das Gerät zum Auftragen von Schmelzklebern
ist dabei lediglich schematisch im Querschnitt dargestellt.
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In einem Schmelz zylinder 1, der rückwärtig durch eine Schraubkappe
2 verschlossen ist, ist eine Kleberpumpe 8 fest angeordnet. Die Schraubkappe 2 ist
mit einer hitzebeständigen Dichtung versehen. Die Kleberpumpe 8 ist rückwärtig mit
einem Pumpendeckel 7 fest verschlossen, der axial einen Druckluftanschlußstutzen
6 aufweist, welcher über einen hitzebeständigen Luftschlauch 5 mit einem Drucklufttastventil
4 verbunden ist.
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Das Drucklufttastventil 4 ist in seiner Ruhestellung zwangsentlüftet.
Vorderseitig ist die Kleberpumpe 8 mit einer Pumpenkappe 18 fest verschlossen, die
in ihrem axialen Stutzen die Elemente 19, 20, 21 und 22 eines Austrittsventils beinhaltet.
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Bei der in den Schmelz zylinder 1 eingebauten Kleberpumpe 8 handelt
es sich um eine Zweikammerpumpe, deren hinterer Teil in Austrittsrichtung als Luftkammer
a und deren vorderer Teil als Kleberkammer b ausgeführt ist. In der Luftkammer a
ist einLuftkolben 9 mit einer hitzebeständigen und zweckmäßigerweise schmiermittelfreien
Dichtung 10 beweglich angeordnet. Der Luftkolben 9 ist über eine beschichtete Kolbenstange
11 mit einen Kleberkolben 14 in der Kleberkammer b verbunden Die BeschichtungderKolbenstange
11 gewährleistet ein leicht gängiges Gleiten
der Kolbenstange 11
in einer' O-Ringdichtung 13 bei der notwendigen Dichtigkeit zwischen Luftkammer
a und Kleberkammer.b, Eine hitzebeständige Druckfeder 12 zwischen der Kammertrennwand
und dem Luftkolben 9 sorgt bei losgelassenem Drucklufttastventil 4 für ein Zurückgleiten
der beiden Kolben 9 und 14.
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Der Kleberkolben 14 ist auf dem vorderen Teil der Stange 11 zwischen
zwei Grenzpunkten beweglich angeordnet. Die Grenzpunkte werden nach vorne durch
einen Sicherungssplint 17 und nach hinten durch einen Kolbenstangenflansch 16 fixiert.
Der Kolbenstangenflansch dient in vorteilhafter Weise in Verbindung mit dem auf
seiner Rückseite plangedrehten Kleberkolben 14 als Preßdichtung für den vor dem
Kleberkolben 14 befindlichen Schmelzkleber beim Vorgleiten des Kolbensystems. Der
vordere Teil der stange 11 weist eine derartige Profilierung auf, die es erlaubt,
daß beim Zurückgleiten des Kolben systems Schmelzkleber aus dem hinteren Teil der
Kleberkammer b zwischen Kleberkolben 14 und Stange 11 in den vorderen Teil der Kleberkammer
b fließen kann.
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Der Kleberkolben 14 ist gegenüber der Wandung der Luftkammer b mit
einer hitzebeständigen Dichtung 15 abgedichtet.
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Der Schmelz zylinder 1 ist zweckmäßigerweise mit einem Metallmantelheizleiter
3 umgeben und:von einem weiteren zylindrischen Kunststoffgehäuse (nicht dargestellt)
nach außen abgeschlossen, wobei der Zwischenraum zwischen diesen beiden Zylindern
mit einer wärmeisolierenden Substanz wie Glaswolle ausgefüllt ist. Metallmantelheizleiter
weisen eine sehr hohe Zuverlässigkeit und Robustheit im Betrieb auf. Die den Schmelzzylinder
rückwärtig verschließende Schraubkappe 2 kann mit einem wärmeisolierenden Sternhandgriff
versehen sein, so daß die Schraubkappe auch während des Kleberaustragens geöffnet
werden
kann, um den Schmelzraum mit neuem Schmelzkleber zu füllen.
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Wenn der Schmelzzylinder 1 mit Schmelzkleber gefüllt und die Schraubkappe
2 aufgeschraubt ist, wird der Schmelzkleber erwärmt und schließlich geschmolzen.
Dies geschieht mittels des Metallmantelheizleiters 3, der fest an dem Schmelzzylinder
1 anliegt. Der geschmolzene Kleber kann nunmehr pneumatisch aus dem Austrittsventil
19, 20, 21, 22 an der Vorderseite der Kleberpumpe herausgefördert werden. Dazu wird
im rückwärtigen Teil der Luftkammer a ein Druck aufgebaut, der über das Drucklufttastventil
4 gesteuert wird.
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Die auf den Luftkolben 9 wirkende Druckkraft der Druckluft verschiebt
den Luftkolben 9 entgegen der Wirkung der Federkraft der Feder 12 nach unten. Der
vordere Teil der Luftkammer a wird dabei über die Luftkammerentlüftung d entlüftet.
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Die starr mit dem Luftkolben 9 verbundene beschichtete Stange 11 bewegt
sich-dabei ebenfalls nach unten, also in Richtung zum Austrittsventil. Dabei sorgt
die Beschichtung der Stange 11 in Verbindung mit der hitzebeständigen O-Ringdichtung
13 für Dichtigkeit zwischen Luftkammer a und Kleberkammer b bei leichtgängigem Gleiten
der Stange 11 in der O-Ringdichtung 13. Die sich vorwärts bewegende Stange 11 drückt
mit ihrem Kolbenstangenflansch 16 gegen den Kleberkolben 14. Dabei sorgt die Preis
dichtung zwischen diesen beiden Bauteilen sowie die hitzebeständige und schmiermittelfreie
Kolbendichtung 15 für Dichtigkeit zwischen dem vorderen und hinteren Teil der Kleberkammer
b.
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Der vorwärtsgleitende Kleberkolben 14 überträgt die Druckkraft über
den flüssigen Schmelzkleber im vorderen Teil der Kleberkammer b auf einen Ventilstössel
20, welcher in seiner Ruhestellung mittels einer O-Ringdichtung 19 die Austrittsöffnung
verschließt. Überschreitet die Druckkraft auf den Ventilstössel 20 einen durch die
hitzebeständige Ventilfeder 21 einstellbaren
Schwellwert, so gleitet
der Ventilkegel mit dem O-Ring aus dem Ventilsitz in Richtung Austrittsöffnung und
läßt damit den flüssigen Schmelzkleber durch die Austrittsdüse 22 austreten.
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Der oben erwähnte Schwellwert ist durch eine variable Vorspannkraft
der Ventilfeder 21 einstellbar. Dies wird durch eine unterschiedliche Aufschraubtiefe
der Austrittsdüse 22 möglich, die zugleich der vordere Anschlagpunkt der Ventilfeder
21 ist.
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Für den O-Ring wird zweckmäßigerweise das unter dem Namen VITON bekannte
Fluorelastomer verwendet. Das Austrittsventil hat den Vorteil, daß es sich bei stärkerem
Druck, der bei dickflüssigerem Kleber erforderlich ist, weiter öffnet als bei dünnflüssigen
Klebern. Außerdem ist es weitaus billiger als ein Nadelventil.
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Beim Vorgleiten des Kleberkolbens 14 entsteht im hinteren Teil der
Kleberkammer b ein Unterdruck, der flüssigen Schmelzkleber aus dem Schmelz zylinder
1 durch den Kleberzufluß c einfließen läßt, Wird das Drucklufttastventil 4 in seine
Ruhestellung zurückgelassen, so ist die hintere Luftkammer a zugleich zwangsentlüftet.
Die Feder 12 läßt das Kolbensystem in seine Ruhelage zurückgleiten und im Austrittsventil
verschließt sich die Austrittsöffnung durch die Kraft der Ventilfeder 21. Beim Zurückgleiten
des Kolbensystems rutscht der Kleberkolben 14, der beweglich auf dem vorderen Teil
der Stange 11 angeordnet ist, bis an den Sicherungsstift 17 heran. Außerdem entsteht
durch den zurückgleitenden Kleberkolben 14 in dem vorderen Bereich der Kleberkammer
b ein Unterdruck. Durch eine besondere Profilierung der Stange 11 wird erreicht,
daß der Schmelzkleber aus dem hinteren Teil der Kammer b zwischen Kleberkolben 14
und der Stange 11 hindurch in den vorderen Teil der Kleberkammer b
fließen
kann, in der durch das Zurückgleiten des Kleberkolbens 14 ein Vakuum entstanden
ist.
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Die besondere Profilierung kann in vorteilhafter Weise durch sich
in Längsrichtung der Stange erstreckende und auf dem Umfang der Stange verteilt
angeordnete Nuten gebildet sein, so daß zwischen den Kleberkolben 14 und diesem
Teil der Stange 11 Durchlaßöffnungen für den Schmelzkleber entstehen.
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Befindet sich das Kolbensystem in seiner Ruhelage, ist der vordere
Teil der Kleberkammerb mit flüssigem Schmelzkleber gefüllt und das Gerät damit für
einen Austragsvorgang bereit. Da das Zurückgleiten des Kolbensystems infolge der
Federkraft der Feder 12 sehr schnell abläuft, ist ein nahezu pausenloses Schmelzkleberaustragen
möglich. Dabei ist es von besonderem Vorteil, daß wegen der vollständigen Abdichtung
des Luftkolbens 9 von dem Schmelzraum des Schmelzzylinders 1 ein beliebiges Nachfüllen
von neuem Schmelzkleber in den Schmelzraum möglich ist.
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Das Handgerät eignet sich damit vorzüglich für einen Dauerbetrieb.
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Bei dem erfindungsgemäßen Gerät findet praktisch kein Nachtropfen
des Austrittsventils mehr statt. Dies wird dadurch erreicht, daß das Austrittsventil
ein vorgespanntes Ventil ist, dessen Verschlußteil zwischen dem Ventilsitz und der
in Austrittsrichtung davor gelegenen Düsenöffnung 22 angeordnet ist, und daß zur
Steuerung der Druckluft ein in Ruhestellung zwangsentlüftetes Drucklufttastventil
4 vorgesehen ist. Wird nämlich bei Betätigung des Drucklufttastventils 4 der Luftkolben
9 in der Kleberpumpe 8 mit Druckluft beaufschlagt, so wird dieser Druck über die
Stange 11 und den Kleberkolben 14 auf den in der Kleberkammer b vor dem Kleberkolben
14 befindlichen flüssigen Schmelzkleber und auf das Verschlußteil des Austrittsventils
übertragen,
wobei das Verschlußteil 20 nach Überschreiten eines
einstellbaren Schwellwertes vom Ventilsitz abhebt und sich in Richtung zur Düsenöffnung
22 verschiebt. Dadurch kann nun flüssiger Schmelzkleber aus dem Ventil und aus der
Düsenöffnung 22 austreten. Läßt man das Drucklufttastventil 4 los, so kehrt es in
seine Ruhestellung zurück, in welcher es zwangsentlüftet ist. Deshalb kann sich
auch in der Luftkammer a der Kleberpumpe 8 der aufgebaute Druck entspannen. Der
Luftkolben 9 und über die Stange 11 auch der Kleberkolben 14 werden durch die Feder
12 zurückgedrückt. Der dadurch in der Kleberkammer b entstehende Unterdruck und
die Federkraft der Ventilfeder 21 lassen das Verschlußteil 20 des Austrittsventils
wieder in den Ventilsitz zurückgleiten. Durch diese Rückwärtsbewegung des Verschlußteils
20 wird die zwischen Verschlußteil 20 und Düsenöffnung 22 befindliche Schmelzklebermenge
ebenfalls mit zurückgezogen, so daß ein Nachtröpfen völlig ausgeschlossen ist. Gleichzeitig
wird die Verstopfungsgefahr merklich herabgesetzt. Auch die Tatsache, daß beim Zurückgleiten
des Kleberkolbens 14 in dem vorderen Teil der Kleberkammer b ein Unterdruck entsteht,
wirkt sich im positiven Sinne auf das.Unterbleiben des Nachtropfens aus.
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Das erfindungsgemäße Gerät kann sowohl mit einer thermostatischen
Bimetalltemperaturregelung als auch mit einer elektronischen Regelung unter Verwendung
eines NTC-Widerstands als Temperaturfühler ausgeführt werden. Bei der thermostatischen
Bimetallregelung ist das werkseitig fest eingestellte Regelelement direkt am Mantelmetallheizleiter
3 befestigt. Bei Verwendung einer elektronischen Regelung, die dem Anwender eine
stufenlose Temperaturwahl erlaubt und nur sehr geringe Temperaturschwankungen hervorruft,
kann die Regeleinrichtung in einem separaten Gehäuse untergebracht werden, da der
Handgriff des Gerätes zu wenig Platz bietet und die Anbringung in der Nähe
des
Schmelz zylinders wegen der möglichen Wärmeübertragung zu Ungenauigkeiten der Regelung
führen kann. In beiden Fällen kann das Gerät gegen unzulässige Überhitzung zusätzlich
durch einen thermostatischen Sicherheitstemperaturbegrenzer geschützt werden.
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In dem zylindrischen Schmelz raum des Schmelz zylinders 1 können
thermoplastische Stoffe in unterschiedlichen Handelsformen wie Granulat, Blöcke
oder Stäbe verwendet werden. Wenn nach einer gewissen Aufheizzeit'die bei den bisher
bekannten Geräten wegen der Verkokungsgefahr unterblieb, der Kleber geschmelzen
ist, wird er pneumatisch durch den Kleberkolben 14 aus dem Austrittsventil herausgefördert.
Dabei sind höhere Austragsleistungen als bei den Geräten möglich, in denen der Schmelzkleber
erst im Bereich des Austrittsventils selbst geschmolzen wird, da bereits eine größere
Menge geschmolzenen Klebers vorliegt.
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Die erforderlichen elektrischen und pneumatischen Anschluß leitungen
münden zweckmäßigerweise sämtlich in einem nicht gezeigten Handgriff des Gerätes,
so daß sie bei der Handhabung des Gerätes möglichst wenig stören. Das erfindungsgemäße
Gerät erweist sich somit als recht handlich. Seine Größe ist nämlich im wesentlichen
allein durch die Größe des Schmelzzylinders 1 bestimmt. Da sich - wie weiter oben
beschrieben - das Nachfüllen des Schmelzklebers sehr einfach gestaltet, braucht
der Schmelzzylinder 1 nicht übermäßig groß ausgelegt zu werden.