DE3341824A1

DE3341824A1 - Befestigung fuer warmgaengige gefaesse, insbesondere fuer kippbare stahlwerkskonverter

Info

Publication number: DE3341824A1
Application number: DE19833341824
Authority: DE
Inventors: Karlheinz 4330 Mülheim Langlitz; Günter 4100 Duisburg Schmitz
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1983-11-19
Filing date: 1983-11-19
Publication date: 1985-06-05
Also published as: ATE23563T1; KR890003131B1; ES8507618A1; DE3341824C2; KR850004991A; ES537670A0; CA1233021A; US4660809A; EP0143242A1; EP0143242B1; JPS60125313A; JPH0419284B2

Description

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Die Erfindung betrifft eine Befestigung für warmgängige Gefäße, insbesondere für kippbare Stahlwerkskonverter, deren Gewicht unter Zulassung von Warmebewegungen bei aufrechter Gefäßstellung mittels zur Gefäßmittellängsachse parallelen und ggfs. bei horizontaler Gefäßlage mittels quer bzw. senkrecht zur Gefäßmittellängsachse verlaufender, jeweils vorgespannter biegeweicher Zugelemente, die an ortsfesten oder kippbaren Halterungen befestigt sind, aufgenommen wird.

Eine solche Befestigung ist außerdem bei auswechselbaren Stahlwerkskonvertern anwendbar, bei denen die Halterung kippbar in Kippzapfen gelagert ist, wobei die Halterung aus einem Tragrahmen (einem geschlossenen oder offenen Tragring) besteht.

Derartige Befestigungen für warmgängige Gefäße haben sich in der Praxis bewährt, weil es möglich ist, zwei gegenteilige technische Forderungen optimal miteinander zu verbinden. Die Wärmebewegungen des Gefäßes (positive und negative räumliche Wärmedehnungen) und eine spielfreie, d.h. schlagfreie Lagerung des Gefäßes auf seiner Halterung (als Gefäße kommen Reaktoren, metallurgische Zwischengefäße, Stahlwerkskonverter u. dgl. in Betracht) können verwirklicht werden. Etwa auftretende Spiele zwischen Gefäß und seiner Halterung können leicht durch Nachspannen der vorgespannten Zugelemente ohne großen Aufwand wieder aufgehoben werden.

Eine derartige Befestigung ist bekannt (DE-PS 19 11 648 - analog US-PS 3,684,265). Der bekannte Vorschlag löst zwar das Problem, bei einem Fertiggewicht von etwa 1000 t (Gewicht des Gefäßmantels mit Ausmauerung) nicht nur eine dauernde Kraftübertragung bei zuzulassenden Wärmebewegungen zu bewerkstelligen, sondern das Gefäß mit einem Fertiggewicht von 1000 t auch noch auswechselbar zu gestalten. Von dem bedeutsamen Teilproblem, das Gefäß in kurzer Zeit (in wenigen Stunden) aus seiner Halterung auszubauen und gegen

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ein bereitstehendes Gefäß auszuwechseln abgesehen, besteht das andere Teilproblem für den Dauerbetrieb solcher Gefäße, die auftretenden Wärmespannungen abzubauen.

Nach dem bekannten Vorschlag dienen die parallel zur Gefäßmittel längsachse verlaufenden biegeweichen, vorgespannten Zugelemente zur Aufnahme von Kräften parallel zur Gefäßmittellängsachse. In der sogenannten "Bauchlage" des Gefäßes, d.h. bei einem horizontalen Verlauf der Gefäßmittellängsachse übertragen diese in Längsrichtung verlaufenden Zugelemente nur noch über die Reibungskräfte zwischen Gefäß und Halterung Gewichtskräfte und dementsprechend nur einen kleinen Teil des Gesamtgewichts. Für diesen Lastfall "Bauchlage" sind daher bekanntermaßen zusätzliche Befestigungsmittel, nämlich innerhalb des Tragringes Steckbolzen und an einem Verstärkungsring des Gefäßes Steckbolzen-Aufnahmen vorgesehen. Ein solches System erleichtert zwar das Auswechseln des Gefäßes erheblich, weil beim Wiedereinsetzen des Gefäßes das Gefäß zusammen mit dem Verstärkungsring, der die Steckbolzen-Aufnahme aufweist, auf die Steckbolzen ausgerichtet werden kann, so daß das Gefäß verhältnismäßig einfach und schnell durch Verfahren des das Gefäß tragenden Wagens eingespielt werden kann. Anders betrachtet stellt dieses System jedoch im Hinblick auf die während des Dauerbetriebes zu fordernde Wärmebewegung von Steckbolzen und Steckbolzen-Aufnahme insofern eine äußerst starre, wenn auch sehr tragfähige Einrichtung dar, weil im bekannten Fall die Steckbolzen-Aufnahme am Verstärkungsring des Gefäßes angeordnet ist und der Steckbolzen am Tragring. Gefäßwandung bzw. Gefäß weisen jedoch stets eine höhere Betriebstemperatur auf als der Tragring oder eine andere Halterung. Es ist daher nicht auszuschließen, daß unterschiedliche Wärmebewegungen zu einem Versatz der Mittenachsen von Steckbolzen und Steckbölzen-Aufnähme führen. Ferner ist nicht ganz auszuschließen, daß das im bekannten Fall vorgesehene Kugelgelenk in Verbindung mit Mittenachsen-Abweichungen seine Funktion nicht voll erfüllen kann.

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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Befestigung hinsichtlich der sogenannten Querbefestigung, d.h. der Befestigung für den Lastfall "Bauchlage" weiter zu entwickeln, u.z. dahingehend, daß auch die Querbefestigung Wärmebewegungen ohne Nachteile aufnehmen kann.

Die gestellte Aufgabe wird nach einem ersten Anwendungsfall für senkrechtstehende, nicht kippbare und auch für kippbare warmgängige Gefäße erfindungsgemäß gelöst, indem die Querbefestigungs-Zugelemente paarweise mit ihren einen Enden jeweils an einer Gefäßhalterung neben dem Gefäß und mit ihren anderen Enden an einem verlagerungsfähigen Hohllager jeweils Zugkraft übertragend befestigt sind, und daß jeweils ein in das Hohllager ragender kurzer Tragzapfen zumindest mittelbar mit der Gefäßwandung verbunden ist.

Diese Gestaltung ermöglicht zugleich Wärmebewegungen der Querbefestigung im Lastfall "Bauchlage" zuzulassen und vereinfacht das bekannte System des Steckbolzens mit der Steckbolzen-Aufnahme. So entfällt z.B. ein besonderes Kugelgelenk, weil die Zugelemente die Funktion des Kugelgelenkes übernehmen. Außerdem wirkt sich die Schaffung des verselbständigten Hohllagers, das verlagerungsfähig ist, in einer Temperatursenkung der wichtigsten Bauteile aus.

Die Ausdehnung des Prinzips der Erfindung auf auswechselbare Gefäße, die in einem offenen oder geschlossenen Tragrahmen bzw. Tragring befestigt sind, erfolgt dergestalt, daß die etwa innerhalb einer senkrechten Ebene zur Gefäßmittellängsachse verlaufenden Querbefestigungs-Zugelemente oberhalb oder unterhalb am Tragrahmen außer an dem Tragrahmen jeweils an einem verlagerungsfähigen Hohllager Zugkraft übertragend befestigt sind und daß zumindest zwei jeweils in das Hohllager ein- bzw. herausschiebbare, mit ihrer Achse parallel zur Gefäßmittellängsachse verlaufende, kurze

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Tragzapfen oberhalb oder unterhalb des Tragrahmens am Gefäß befestigt sind. Diese Maßnahmen gestatten einerseits eine Auswechselung des Gefäßes und andererseits während des Betriebes Wärmebewegungen des Gefäßes. Ferner wird ein leichteres Einspielen der kurzen Tragzapfen durch die Elastizität des Systems begünstigt.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das Hohllager für den kurzen Tragzapfen aus einem dickwandigen Ring mit im Querschnitt konischem Eingangsabschnitt des Innenraums besteht. Ein solcher Ring eignet sich für die Aufnahme von hohen Zugkräften, ohne die Funktion des kurzen Tragzapfens zu stören. Der Ring ist außerdem schnell und wirtschaftlich herstellbar.

Hierbei wirkt für die Fertigung vorteilhaft, daß das Hohl lager außen eine quadratische oder rechteckige Form aufweist.

Die Übertragung der Last und/oder das Ein- bzw. Herausschieben wird ferner dadurch unterstützt, daß der kurze Tragzapfen im Querschnitt an einen Flansch anschließend einen balligen Abschnitt und einen konischen Abschnitt aufweist.

Die Wärmeeinwirkung der Gefäßwandung auf die Befestigung wird außerdem dadurch vermindert oder ganz eliminiert, indem der kurze Tragzapfen mit einer im Inneren vorgesehenen Kühleinrichtung versehen ist.

Eine praktische Ausführungsform ergibt sich hier dadurch, daß die im Inneren des kurzen Tragzapfens befindliche Kühleinrichtung aus jeweils im Inneren verlaufenden Kühlmittel zu- und Kühlmittelabfuhrleitungen besteht.

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Eine andere Verbesserung der Erfindung ist dahingehend vorgenommen, daß an der Gefäßwandung und am Tragrahmen bzw. an der Gefäßhai terung formschlüssig ineinandergreifende, über den Umfang in gleichmäßig verteilten Abständen angeordnete Zentriermittel vorgesehen sind.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
10

Fig. 1 ein als Stahlwerkskonverter ausgeführtes warmgängiges Gefäß mit Kippgestell im Aufriß, wobei die rechte Gefäßhälfte aufgeschnitten gezeichnet ist, als erstes Ausführungsbeispiel,
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Fig. 2 einen Querschnitt durch das Gefäß gemäß dem Schnitt A-A in Fig. 1, von unten gesehen,

Fig. 3 einen axialen, senkrechten Teil schnitt durch das Gefaß mit Tragrahmen als ein zweites Ausführungsbei

spiel,

Fig. 4 einen axialen, senkrechten Teil schnitt durch Gefäß

mit Tragrahmen für das erste Ausführungsbeispiel, 25

Fig. 5 eine Seitenansicht der Teile für die Querbefestigung, in einem vergrößerten Maßstab gezeichnet und

Fig. 6 einen Schnitt durch die Anordnung gemäß Fig. 5 entsprechend der Schnittangabe B-B.

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Das warmgängige Gefäß 1, das aus einem Reaktor, wie z.B. einem Kernreaktor, einem sonstigen Reaktor, wie z.B. aus einem Kohlevergasungsreaktor oder aus einem metallurgischen Zwischenbehälter besteht, ist in der Zeichnung als Stahlwerkskonverter dargestellt, in dem flüssiges Roheisen zu Stahl gefrischt wird. Das Gefäß 1 besteht aus der Gefäßwandung 2, die die Ausmauerung 3 stützt. Im allgemeinen sind derartige Stahlwerkskonverter in Kipplagern 4 und 5 mittels Kippzapfen 6 und 7 kippbar, wobei letztere an der Halterung 8, der als Tragrahmen 8a, d.h. als geschlossener Tragring ausgestaltet ist, befestigt sind. Die Kipplager 4 und 5 ruhen auf dem Fundament 9.

Auf der Verlängerung des Kippzapfens 6 ist der Kippantrieb 10 gelagert. Das Antrieb sdrehrnoment des Kippantriebs 10 wird an der Drehmomentstütze 11 aufgefangen.

Die Halterung 8 muß nicht kippbar sein, falls der jeweils im Gefäi3 1 ablaufende Prozeß eine solche Kippbarkeit nicht benötigt.

Das Gefäß 1 wird in Richtung der Gefäßmittellängsachse 12 mittels der biegeweichen, vorgespannten Zugelemente 13 gehalten. In Kopflage, d.h. wenn die Stahlwerkskonvertermündung la nach unten weist, wird die Vorspannung in den Zugelementen 13 dem Gewicht des Gefäßes entsprechend abgebaut. Für die sog. "Bauchlage", d.h. bei horizontalem Verlauf der Gefäßmittellängsachse 12 sind Querbefestigungs-Zugelemente 14a und 14b vorgesehen (Fig. 2), deren eine Enden 14c an der Halterung 8 befestigt und deren andere Enden 14d an dem Hohl lager 15 befestigt sind. In das Hohllager 15 ragt jeweils ein kurzer Tragzapfen 16, der unmittelbar oder mittelbar mit der Gefäßwandung 2 verbunden ist.

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Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1) befinden sich die kurzen Tragzapfen 16 jeweils an Gefäßvorsprüngen 17, wobei ein solcher Gefäßvorsprung 17 jeweils aus oberen Flanschplatten 17a unteren Flanschplatten 17b, die mit mehreren Abstützplatten 17c verbunden sind, besteht, und wobei die Verbindung durch Verschweißen geschaffen wird (vgl. insbesondere die Fig. 1, 4 und 5).

Das Gefäß 1 gemäß Fig. 1 ist auswechselbar, indem die Zugelemente 13 gelöst und das Gefäß 1 auf einen (nicht dargestellten) Wagen abgesetzt wird. Während des Ausbauvorganges gleiten die kurzen Tragzapfen 16 aus dem Hohllager 15 heraus oder werden während des Einbauvorganges in das Hohllager 15 eingeschoben. Dieser Vorgang findet in einer Lage der Achse 16a des kurzen Tragzapfens 16 parallel zur Gefäßmittellängsachse 12 statt, wobei die etwa in der senkrechten Ebene zur Gefäßmittellängsachse 12 verlaufenden Querbefestigungs-Zugelemente 14a, 14b quer biegeweich sind und daher ausweichen können, wenn der kurze Tragzapfen 16 nicht genau fluchtend mit dem Hohllager 15 einzutreten versucht.

Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel (Fig. 3) befindet sich der kurze Tragzapfen 16 in der Gefäßwandung 2 eingeschweißt, tritt durch die Öffnung 18a und fungiert als Element der Längsbefestigung im Sinn der bereits beschriebenen Zugelemente 13. Das Hohllager 15 ist achsengleich zur Achse 16a angeordnet und befindet sich innerhalb der Halterung 8, d.h. im Innenraum des Tragrahmens 8a. Sowohl der kurze Tragzapfen 16 als auch das Hohllager 15 sind durch die Öffnung 18b von außen sichtbar und können kontrolliert bzw. gewartet werden. Das zweite Ausführungsbeispiel ist nicht für einen schnellen Wechsel des Gefäßes 1 vorgesehen. Das Gefäß 1 wird hier jedoch in der Funktionsweise gelagert, daß über die Zugelemente 13 ein Nachgeben des Hohl lagers 15 eintritt, sobald Wärmespannungen in der Gefäßwandung 2 auftreten. Vorteilhafterweise

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kann sich der kurze Tragzapfen 16 schrägstellen und hin- und herverschieben. Für die Zulassung von Schiebebewegungen und/oder Schränkungsbewegungen verlaufen die Zugelemente 13 durch erweiterte Durchgangsbohrungen 18c und 18d. Einer der kurzen Tragzapfen 16 mit seiner Achse 16a verläuft vorteilhafterweise senkrecht zur Kippzapfenachse der Kippzapfen 6 und 7, um das Kippmoment auf das Gefäß 1 zu übertragen.

In Fig. 4 ist das erste Ausführungsbeispiel für das schnell auswechselbare Gefäß 1 gemäß Fig. 1 ausschnittsweise in größerem Maßstab dargestellt. Der kurze Tragzapfen 16 ist mit einer Kernbohrung 16b versehen, der mehrere Funktionen zugeordnet sein können. Eine dieser Funktionen (eine andere wird nachfolgend beschrieben) besteht in der Anordnung der Zugelemente 13, die alternativ durch die Kernbohrung 16b geführt sein können (damit wird eine Kombination der Ausführungsformen aus den Fig. 1 und 4 erzielt).

Gemäß Fig. 5 sind weitere Funktionen des kurzen Tragzapfens 16 gezeigt. Der kurze Tragzapfen 16 (seine wirksame Länge bestimmt sich nach dem geringst auftretenden Biegemoment bzw. der erreichbaren Minimal spannung im Tragrahmen 8a und in der Gefäßwandung 2) ist mit dem Bund 16c in die Flanschplatte 17a eingelassen und liegt mit dem Flansch 16d auf. Vom Flansch 16d ausgehend weist der Tragzapfen 16 einen balligen Abschnitt 16e und daran anschließend einen konischen Abschnitt 15f auf. Der ballige Abschnitt 16e liegt in dem auf den konischen Eingangsabschnitt 15a folgenden Innenraum 15b, der zylindrisch ist, spielfrei an. Das Hohllager 15 selbst besteht aus dem dickwandigen Ring 15c, an dem bei einer außen quadratischen oder rechteckigen Form 15d (Fig. 6) die Querbefestigungs-Zugelemente 14a bzw. 14b mittels der Spannköpfe 19 angeschlossen sind. Die anderen Enden 19a sind ebenfalls mittels solcher Spannköpfe 19 an Lager 20a und 20b auf der Seite der Halterung 8 bzw. des Halterahmens 8a (Tragring) angeschlossen, wobei in bekannter Weise eine Vorspannkraft auf die Querbefestigungs-Zugelemente 14a bzw. 14b übertragen ist.

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Der kurze Tragzapfen 16 weist im Inneren 21 eine Kühleinrichtung 22 auf. Die Kühleinrichtung 22 besteht nach dem gezeichneten Ausführungsbeispiel aus einer Kühl mittel zuführleitung 23 und aus einer Kühlmittelabfuhrleitung 24 mit den erforderlichen Armaturen. Am Ende der Kühl mittel zuführleitung 23 fließt das Kühlmittel, wie z.B. Wasser, aus einer Öffnung 25 aus. Der kurze Tragzapfen 16 bzw. dessen Inneres ist mit einem Deckel 26 nach vorne und nach hinten durch das Gehäuse der Kühlmittelabfuhrleitung 24 verschlossen.

An der Gefäßwandung 2 (Fig. 2) befinden sich ferner Zentriermittel 27a, die mit weiteren Zentriermitteln 27b, die am Tragrahmen 8a bzw. an der Gefäßhaiterung 8 befestigt sind, ineinandergreifen und über den Umfang des Tragrahmens 8a in gleichen Abständen verteilt angeordnet sind. Die Zentriermittel 27a bestehen aus Vorsprüngen an der Gefäßwandung 2, die zwischen Nockenpaaren auf dem Tragrahmen 8a greifen. In der entsprechenden Lage, bezogen auf die Gefäßmittellängsachse 12, liegen die Vorsprünge jeweils zwischen dem Nockenpaar, so daß das Gefäß 1 in bezug auf den Tragrahmen 8a bzw. seine Halterung 8 zentriert ist.

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Claims

Mannesmann Aktiengesellschaft 18. November 1983 Mannesmannufer 2 22 998 - Fl /Un. Düsseldorf Befestigung für warmgängige Gefäße, insbesondere für kippbare Stahlwerkskonverter Patentansprüche

1. Befestigung für warmgängige Gefäße, insbesondere für kippbare Stahlwerkskonverter, deren Gewicht unter Zulassung von Wärmebewegungen bei aufrechter Gefäßstellung mittels zur Gefäßmittellängsachse parallelen und ggf. bei horizontaler Gefäßlage mittels quer bzw. senkrecht zur Gefäßmittellängsachse verlaufender, jeweils vorgespannter biegeweicher Zugelemente, die an ortsfesten oder kippbaren Halterungen befestigt sind, aufgenommen wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Querbefestigungs-Zugelemente (14a bzw. 14b) paarweise mit ihren einen Enden (14c) jeweils an einer Gefäßhai terung (8) neben dem Gefäß (1) und mit ihren anderen Enden (14d) an einem verlagerungsfähigen Hohllager (15) jeweils Zugkraft übertragend befestigt sind und daß jeweils ein in das Hohllager (15) ragender kurzer Tragzapfen (16) zumindest mittelbar mit der Gefäßwandung (2) verbunden ist.

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I O I μ

2. Befestigung für warmgängige Gefäße, insbesondere für kippbare und auswechselbare Stahlwerkskonverter, deren Gewicht jeweils unter Zulassung von Wärmebewegungen in aufrechter Gefäßstellung mittels eines die Gefäßwandung über den Umfang teilweise oder ganz mit Abstand umgebenden Tragrahmens aufgenommen und in Kippstellungen von 0° bis 360° mittels parallel zur Gefäßmittellängsachse verlaufender, die Gefäßwandung und den Tragrahmen verbindender, vorgespannter biegeweicher Zugelemente aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet,

daß die etwa innerhalb einer senkrechten Ebene (14b) zur Gefäßmittellängsachse (12) verlaufenden Querbefestigungs-Zugelemente (14a, 14b) oberhalb oder unterhalb am Tragrahmen (8a) außer an dem Tragrahmen (8a) jeweils an einem verlagerungsfähigen Hohllager (15) Zugkraft übertragend befestigt sind und daß zumindest zwei jeweils in das Hohllager (15) ein- bzw. herausschiebbare, mit ihrer Achse (16a) parallel zur Gefäßmittellängsachse (12) verlaufende, kurze Tragzapfen (16) oberhalb oder unterhalb des Tragrahmens (8a) am Gefäß (1) befestigt sind.

3. Metallurgisches Gefäß nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

daß das Hohllager (15) für den kurzen Tragzapfen (16) aus einem dickwandigen Ring (15c) mit im Querschnitt konischem Eingangsabschnitt (15a) des Innenraums (15b) besteht.

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4. Metallurgisches Gefäß nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß das Hohllager (15) außen eine quadratische oder rechteckige Form (15d) aufweist.
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5. Metallurgisches Gefäß nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

daß der kurze Tragzapfen (16) im Querschnitt an einem Flansch (16d) anschließend einen balligen Abschnitt (16e) und einen konisehen Abschnitt (16f) aufweist.

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6. Metallurgisches Gefäß nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß der kurze Tragzapfen (16) mit einer im Inneren (21) vorgesehenen Kühleinrichtung (22) versehen ist.
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7. Metallurgischen Gefäß nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die im Inneren (21) des kurzen Tragzapfens (16) befindliche Kühleinrichtung (22) aus jeweils im Inneren verlaufenden Kühl mitte!zu- und einer Kühlmittelabfuhrleitungen (23, 24) besteht.

8. Metallurgisches Gefäß nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

daß an der Gefäßwandung (2) und am Tragrahmen (8a) bzw. an der Gefäßhalterung (8) formschlüssig ineinandergreifende, über den Umfang in gleichmäßig verteilten Abständen angeordnete Zentriermittel (27a, 27b) vorgesehen sind.

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