DE3409036A1 - Rueckspuelfilter, insbesondere brauchwasserfilter mit wenigstens einer filterkerze aus uebereinander angeordneten ringscheiben - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Rückspülfilter, insbesondere Brauchwasserfilter mit wenigstens einer Filterkerze aus übereinander angeordneten Ringscheiben gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Solche Rückspülfilter nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen in der Regel ein Gehäuse mit einer zentralsymmetrischen Axialwelle zur Mitnahme eines Drehtellers auf/ welcher mit einer eingesprengten Ringdichtung das Gehäuse in einen Vorlauf raum und in einen Filtratsammelraum unterteilt.. Infolge des Differenzdruckes zwischen der Zuleitung des zu filtrierenden Mediums und der Abflußleitung des Filtrates strömt das zu filtrierende Medium durch Öffnungen im Drehteller in den Innenraum mehrerer auf den Umfang des Drehtellers verteilt angeordneter und auf diesem befestigter Filterkerzen, aus denen das Filtrat nach außen tritt. Durch den Vorlaufraum des Gehäuses führt bei diesen Rückspülfiltern ein hiergegen ·. abgedichteter Rückspültopf, welcher mit einer Ringdichtung auf der Unterseite des Drehtellers dichtet. Diese Dichtung ermöglicht den Anschluß jeweils einer Filterkerze an den Rückspültopf und damit an einen Gegendruck, der geringer als.der Vorlaufdruck im Gehäuse ist. Zu diesem Zweck ist der Rückspültopf mit einem Absperrorgan in einer Ablaufleitung für den Filterrückstand angeschlossen. Dadurch ist es möglich, über den Anstieg des Differenzdruckes im Filtergehäuse den Rückspülvorgang einzuleiten, bei dem über den Drehteller die Filterkerzen einzeln an den geöffneten Rückspültopf angeschlossen und mit dem Filtrat rückgespült werden, das infolge des hohen Differenzdruckes beschleunigt durch die Filterkerze strömt, die an den geöffneten Rückspültopf angeschlossen ist. Der-

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artige Rückspülfilter haben den Vorteil einer weitgehend automatischen Arbeitsweise und verhältnismäßig geringer Filtratverluste durch den Rückspülvorgang.

Wenn die Filterkerzen das Filtermedium mit Drahtkörben oder porösen Rohren, etwa gesinterten Kunststoffen oder keramischen Werkstoffen filtern, haben sie eine verhältnismäßig große offene Filterfläche. Das wirkt sich vorteilhaft auf die Baugröße des Filtergehäuses aus, weil sich die Bauhöhe eines Filters gegebener Filterfeinheit und Durchsatzleistung aus der Höhe bzw. Länge der Filterkerzen und diese aus der freien Filterfläche je Längeneinheit der Kerze ergibt, wenn man die übrigen Parameter als konstant annimmt. Der Nachteil solcher.Filterkerzen besteht allerdings darin, daß der Rückspülvorgang häufig wenig effizient ist. Das kommt insbesondere bei Brauchwasserfiltern vor, wenn in dem zu filternden Wasser bestimmte Verschmutzungen, wie Algen, Zellulose, Teerrückstände und ähnliche Stoffe enthalten sind, die unabhängig von der Durchflußrichtung des Filtrates von dem Filtermedium zurückgehalten werden.

Filterkerzen der eingangs bezeichneten Art (DE-GM 72 36 018) haben dem gegenüber einen entscheidenden Vorteil. Er ergibt sich daraus, daß hierbei die an ihrer Randaussparung abgeschrägten Tellerscheiben jeweils mit ihren Tellerböden gegeneinandergesetzt werden, so daß die Abschrägungen auf den Radialstegen aufeinanderruhen. Hieraus ergibt sich über die Länge der Filterkerze eine abwechselnde Folge von Ringspalt und U-förmigem Ringraum, der nach innen offen, nach

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außen aber geschlossen ist. Bei der Rückspülung wirkt die Strömungsrichtung in den Ringspalten umgekehrt/ was durch die hohe Geschwindigkeit des Filtrages infolge des erheblichen Druckgefälles eine schlagartige Erweiterung dieser Ringspalte hervorruft. Andererseits werden die Ringspalte geschlossen gehalten, wenn das zu filternde Medium von innen nach außen strömt. Das beruht auf dem Gegendruck, 'der sich durch den Stau des zu filternden Mediums in den U-förmigen Zwischenräumen aufbaut.

Dieser als Atmen bezeichnete Effekt des Filtermediums führt bei den beschriebenen und anderen, von dem Filtermedium zurückgehaltenen Verunreinigungen dazu, daß diese durch das öffnen der Ringspalte ausgetragen werden. Da die Durchlässigkeit eines derartigen, aus Tellerscheiben aufgebauten Filters jedoch von den Ringspalten abhängt, deren Größe durch die Filterfeinheit vorgegeben ist, die Ringspalte aber jeweils von aufeinanderfolgenden Tellerscheiben begrenzt sind, deren Wandstärken ein relativ großes Mindestmaß nicht unterschreiten dürfen, ergeben sich bei vorgegebener Durchsatzleistung oder sonst gleichen Bedingungen hohe bzw. lange Filterkerzen im Vergleich mit den erwähnten Filtermedien, was zu entsprechend voluminösen Filtergehäusen führt, die verhältnismäßig schwer und dementsprechend auch kostspielig sind.

Die Erfindung geht deswegen von einer ebenfalls vorbekannten Ausführungsform solcher Rückspülfilter aus. Hierbei ist die Bauhöhe der Filterkerzen gegenüber der vorstehend beschriebenen Grundform' bereits durch die Verwendung von Flachscheiben herabgesetzt,

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welche mit ihren beiden Seiten mit jeweils einer der ihnen benachbarten Tellerscheiben einen Ringspalt begrenzen. Da die benachbarten Tellerscheiben mit ihren flachen Rändern aufeinanderliegen, können ihre ausgesparten Tellerböden bei der Rückspülung elastisch in die U-förmigen Ringräume nachgeben, um die Ringspalte zu öffnen. Das setzt jedoch voraus, daß die Flachscheiben steif ausgebildet werden und dadurch die Spaltweite konstant halten, die sich aus der gewählten Filterfeinheit ergibt.

Solche Rückspülfilter wurden bislang wegen ihres Atmungseffektes und ihrer gegenüber der Grundausführung herabgesetzten Bauhöhe als optimal angesehen. Dennoch ist die hiermit erzielbare Bauhöhe noch immer wesentlich größer als bei den Filterkerzen, welche einen mit dem Atmungsvorgang vergleichbaren Effekt nicht bieten. Zwar kann das in vielen Fällen trotz des höheren Aufwandes in Kauf genommen werden,weil atmende Rückspülfilter aufgrund des Scheibenaufbaus ihrer Filterkerzen gegen Beschädigungen durch mechanische Beanspruchungen und wechselnde Druckbelastungen relativ unempfindlich sind und daher auch unter härtesten Bedingungen über Perioden von mehreren Jahren verfügbar bleiben. Dennoch sind ihre.mit porösen Filterkerzen verglichenen Abmessungen in vielen Fällen zu groß oder zu kostspielig, woran ihr Einsatz scheitern kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Rückspülfilter der als bekannt vorausgesetzten Art die für ein Filter gewählter Filterfeinheiten notwendi-

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gen Ringspalte in axialer Richtung der Filterkerze einander derart zu nähern, daß sich unter sonst gleichen Bedingungen eine geringere Kerzenhöhe bzw. Kerzenlänge und daraus ein leichteres Filter ergibt, ohne daß dadurch der für die Rückspülung entscheidende Atmungseffekt der Filterkerzen gestört wird.

Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruches 1. Zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand ihrer Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist jeder Tellerscheibe eine elastische Flachscheibe zugeordnet; dadurch erreicht man die Zusammendrängung der für ein Filter gegebener Filterfeinheit mit Durchsatzleistung erforderlichen Spalte auf einer geringeren Filterhöhe bzw.-länge. Um den Atmunseffekt zu sichern, werden einerseits die Flachscheiben elastisch ausgebildet, andererseits aber die Tellerscheiben derart ausgesteift, daß sie beim Filtrieren nicht nachgeben können. Das ermöglicht der geschlossene^ V-förmige Spalt zwischen jeder Tellerscheibe und der elastischen Flachscheibe, der sich durch die vollflächige Abstützung der elastischen Flachscheibe auf dem Tellerrand derjenigen Tellerscheibe ergibt, die auf den betrachteten Ringspalt folgt. Dieser Spalt ergibt andererseits die Freifläche für die Verformung der Tellerscheibe beim Rückspülvorgang.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß man den gewünschten Atmungseffekt nicht nur mit einer geringeren Bauhöhe bzw. -länge der Filterkerzen und einem dementsprechend

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nach Gewicht und Abmessungen wesentlich verkleinerten Rückspülfilter erzielt, sondern die Tellerscheiben aus den für derartige Filter geeigneten Kunststoffen herstellen kann. Insbesondere handelt es sich dabei um Propylen, das beständig gegenüber wässrigen Lösungen von Säuren, Laugen und Salzen, sowie einer Anzahl von organischen Lösungsmitteln ist. Die sich bei dem erfindungsgemäßen Filter ergebende geringe Wandstärke der Flachscheiben eröffnet die Möglichkeit, diese aus Metall, nämlich z.B. aus einem Edelstahl zu fertigen, um die erforderliche Beständigkeit zu sichern. Dadurch ergibt sich eine vergleichsweise höhere Temperaturbeständigkeit der Filterkerze. Außerdem läßt sich in einem derartigen Filter die Maßgenauigkeit der nunmehr starren Tellerscheiben verbessern, was zusammen mit den ebenfalls maßgenau herstellbaren Flachscheiben Filterfeinheiten ergibt, die weit unter dem bisher Erzielbaren liegen. Tatsächlich können Spaltweiten von unter 50 μ erreicht werden.

Vorzugsweise und mit den Merkmalen des Anspruches 2 wird erreicht, daß sich die Filterkerze einfacher montieren läßt. Im allgemeinen werden nämlich solche Filterkerzen auf einem Stehbolzen aufgebaut, wobei die Nocken die Scheiben untereinander zentrieren.

Mit den Merkmalen des Anspruches 3 ergibt sich eine Vereinfachung der Form der Tellerscheiben,weil hierbei die radialen Stege mit den übrigen Abstandshaltern zusammenfallen.

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Die Einzelheiten/ weiteren Merkmale und andere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Figuren in der Zeichnung; es zeigen

Fig. 1 unter Fortlassung aller für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Einzelheiten die Filterkerze eines Rückspülfilters gemäß der Erfindung im Längsschnitt,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 einen Teilschnitt an der mit X bezeichneten Stelle der Fig. 1 beim Filtern,

Fig. 4 den Gegenstand der Fig. 3 beim 'Rückspülen,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V einer abgeänderten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes nach Fig. 6 und

Fig. 6 in der Fig. 2 entsprechender Darstellung die abgeänderte Ausführungsform der Erfindung.

Der Erfindungsgegenstand nach den Fig. 1 bis 4 beinhaltet eine Filterkerze 1, welche gemäß der Darstellung in den Fig. 3 und 4 aus einer abwechselnden Folge von Ringscheiben 2, 3 besteht, die übereinandergeschichtet sind. Diese Scheibenanordnung 4 wird auf einem Einlaufring 5 mit Hilfe von Stehbolzen 6 bzw.7 von einem Deckel 8 zusammengehalten. Die zu filternde Flüssigkeit strömt beim Filtervorgang in den Innenraum 9 und gemäß der Darstellung der Fig. 3 entsprechend den

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Pfeilen 10 durch die Ringspalte 11 zwischen den Ringscheiben 2, 3 nach außen, was durch die Pfeile 12 der Fig. 3 angedeutet ist. Beim Rückspülvorgang wird dagegen die Strömungsrichtung umgekehrt, so daß die Flüssigkeit von außen entsprechend den Pfeilen 14 der Fig. 4 durch die Spalte 15 gemäß den Pfeilen 16 in den Innenraum der Filterkerze 9 strömt und dadurch die Verunreinigungen der Ringspalte 15 mitnimmt.

Die Stechbolzen 6, 7 sind deswegen in der Regel auf dem eingangs beschriebenen Drehteller befestigt und halten mit ihren Muttern 17 auf den Gewindeenden 18 das Ringscheibenpaket zusammen, nachdem es mit Hilfe eines Zentralbolzens 5a, der über Speichen 5b, c, d an den Einlaufring angeschweißt ist, vormontiert worden ist.

Die Tellerscheiben sind so ausgebildet, daß sie sich bei den beschriebenen Betrxebszuständen nicht verformen können. Zu diesem Zweck besitzen sie je einen Tellerrand 19, welcher bis zu einer Ringkante 20 auf der Außenseite 21 der Tellerscheibe 3 reicht. Von der Ringkante nach innen erstreckt sich der Tellerboden 22 bis zur Zylinderfläche 23, welche die Telleraussparung 24 begrenzt. Die Außenseite 25 jeder Tellerscheibe 3 hat dagegen eine ebene Fläche 26 des Tellerrandes 19 und eine Schrägfläche 27 des Tellerbodens, die von der Ringkante 28 der Fläche 26 ausgeht und bis zur Zylinderfläche 23 der Tellerseheibenaussparung 24 reicht.

Wie sich aus der Darstellung der Fig. 2 ergibt, ist auf der Außenseite 21 des Tellerrandes 19 und auf dem an die Ringkante 20 anschließenden Tellerboden 22 eine Mehrzahl von Radialstegen 29 ausgebildet. Diese

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Radialstege sind um gleiche Bogenwinkel gegeneinander versetzt angeordnet und besitzen eine Rückenfläche 30, welche unabhängig von der Neigung der Außenfläche 21 des Tellerrandes 19 und ihrer ebenen Fortsetzung an der Ringkante 20 bis zur Zylinderaussparung 23 eben verläuft, so daß sich die Höhe 31 jedes Radialsteges von außen nach innen bis zur Ringkante 20 vermindert, eine Resthöhe 32 aber von der Ringkante 20 bis zur Kante der Zylinderaussparung 23 verbleibt. Diese Resthöhe 32 bestimmt die Spaltweite.

Die Flachscheiben 2 weisen eine überall gleiche Wandstärke auf und weisen gemäß den Ausführungsbeispielen Radialbmessungen auf, welche den radialen Abmessungen der Tellerböden 22 und Tellerrändern 19 der Tellerscheiben 3 entsprechen. Daraus ergibt sich, daß die Zylinderfläche 33 jeder Flachscheibe mit den ihr benachbarten Zylinderflächen 32' jeder Tellerscheibe 3 ebenso fluchtet wie die äußere Zylinderfläche 34 mit den ebenfalls zylindrischen Randflächen 35 der Tellerscheiben 3.

Im Betrieb und während des Filtervorganges durchquert das zu filtrierende Medium die Ringspalte 11, wobei die Flachscheiben 2 sich mit ihrer Unterseite 34 auf den Stegen 29 und mit ihrer Außenseite 35 auf dem ebenen Tellerrand 26 der benachbarten Tellerscheibe 3 abstützen. Infolge der von dem Tellerboden 22 gebildeten Schrägfläche 27 ergibt sich ein V-förmiger Spalt 36, der einerseits von der Außenfläche 35 der Flachscheibe 2 und andererseits von der Schrägfläche 27 des Tellerbodens 22 begrenzt wird. In diesem Spalt staut sich das zu filtrierende Medium und sorgt dafür,

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daß sich der nicht auf der Außenseite 35 abgestützte freie Rand 37 der Flachscheibe 3 verformen kann.

Wird der Rückspülvorgang eingeleitet, so kehrt sie die Strömungsrichtung entsprechend den Pfeilen 14 und 16 der Fig. 4 um. In diesem Falle tritt durch den hohen Differenzdruck eine elastische Verformung des inneren Randes 37 der Flachscheiben 3 auf. Es ergibt sich dadurch eine Aufweitung 38 des Spaltes 3 in den V-förmigen Raum 36. Das wird u.a. durch das Druckgefälle möglich, das diesen Raum ebenfalls entlastet.

Kehrt sich die Strömung erneut um und folgt der Richtung der Pfeile 10, 12, so schließt sich der Spalt wieder auf sein ursprüngliches Maß, weil die elastische Verformung des Abschnittes 37 der Flachscheibe 3 rückgängig gemacht wird und dadurch auch die Spalterweiterung 38 verschwindet.

Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5 und 6 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 4 durch die insbesondere aus der Darstellung der Fig. 6 ersichtlichen Randnocken, welche um jeweils 90° gegeneinander versetzt am Außenrand 35 der Tellerscheiben angebracht sind, d.h. über die zylindrische Außenrandflache 35 vorstehen. Diese Nocken sind gemäß der Ausführungsform nach den Fig. 5 und 6 jeweils in Verlängerung eines Radialsteges bis 46 angeordnet, wobei diese Radialstege aber den Radialstegen 29 entsprechen, welche im Zusammenhang mit der Ausführungsform der Fig. 1 bis 4 beschrieben wurden.

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Wie sich aus der Darstellung der Fig. 5 ergibt, sind die Stütznocken allgemein rechteckige Körper, welche

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eine Baueinheit mit den Tellerscheiben 3 bilden. Diese rechteckigen Körper 47 haben flachscheibenseitig Radialflächen 48, welche einen Abstand 49 von der Außenseite 26 der betreffenden Tellerscheibe 3 haben, welcher die Summe aus der Dicke der Flachscheiben 2 und der Höhe 35 des Steges 29 nicht erreicht, so daß sich zwischen der anderen Radialflache 50 und der benachbarten Radialfläche 48 ein Spalt 51 ergibt, welcher das erforderliche Spiel für die Auflage der Ringscheiben gewährleistet.

Nicht dargestellt ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die sich insbesondere aus der Herstellung der Flachscheiben 2 ergibt, wenn diese aus Stahl, d.h. aus rostfreiem Edelstahl durch Ausstanzen aus Blechen hergestellt werden. Bekanntlich entsteht dann durch den Ausschnitt zur Herstellung der Aussparung ein innerer aufgebogener Scheibenabschnitt, der sich unmittelbar an die Zylinderfläche 33 anschließt. Um auch unter solchen Umständen einen vorgegebenen Spalt einhalten zu können, wird erfindungsgemäß vorgesehen, die innere Zylinderfläche 33 der Flachscheiben 2 nicht mit der inneren Zylinderfläche 32 der Tellerscheibe 3 auszufluchten, sondern die Aussparung der Flachscheiben 2 mit geringerem Durchmesser als die Aussparungen der Tellerscheiben 3 auszuführen, derart, daß der aufgebogene innere Randbereich der Flachscheiben 33 nach innen über die Zylinderfläche 32 der Tellerscheiben vorsteht.

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Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel können die Filterkerzen statt von innen nach außen zu filtern auch bei umgekehrter Durchströmungsrichtung filtern, wenn Scheiben außen so ausgebildet werden, wie das vorstehend für die Innenseite der Filterkerze beschrieben worden ist.

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Claims (7)

-z- Patentansprüche

1.JRückspülfilter, insbesondere Brauchwasserfilter mit wenigstens einer Filterkerze aus übereinander angeordneten Ringscheiben, nämlich einer regelmäßigen Folge von unter sich identischen Teller- und Flachscheiben, wobei die mit ausgesparten Böden

^ versehenen Tellerscheiben jeweils zusammen mit

einer auf einerseits ihres Tellerrandes angeordneten Abstandshaltern abgestützten Flachscheibe einen von Radialstegen auf der mit der Filterflüssigkeit beaufschlagten Aussparungskante unterbrochenen, bei der Filterrückspülung durch elastische Verformung einer der miteinander zusammenwirkenden Ringscheiben gegen eine von einem ausgesparten Boden einer Scheibe gebildete Freifläche erweiterbaren Ringspalt bilden ,dadurch gekennzeichnet , daß die Flachscheiben (2) mit den Tellerscheiben (3) abwechseln und

^ jeder Tellerscheibe (3) auf ihrer mit den Ab

standshaltern (29; 43-46) versehenen Tellerseite (21) die Flachscheibe (2) zugeordnet ist, welche vollflächig auf den Tellerrand (19) der folgenden Tellerscheibe (3) aufliegt, deren ausgesparter Boden (22) die Freifläche (27) für die elastische Verformung der Flachscheibe (2) bildet.

2. Rückspülfilter nach Anspruch 1 ,dadurch gekennzeichnet , daß die Abstandshalter (29; 43-46) aus Radialstegen bestehen, die von der Aussparung (23) über den Boden (22) bis zur Tellerrandkante (35) reichen und eine ebene

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Rückenfläche (30) zur Auflage der Tellerscheibe (2) bilden.

3. Rückspülfilter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet,

daß ein über die Tellerrandkante (35) vorstehender Stütznocken (39-42) vor den Außenrand (34) einer Flachscheibe (2) in Verlängerung jeweils eines Radialsteges (43-46) einer Mehrzahl von Radialstegen einer Tellerscheibe (3) vorgesehen ist.

4. Rückspülfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der Flachscheibenauflage (26) gegenüberliegende Seite (21) der Tellerscheiben (3) eine äußere bis zu einer Ringkante (20) des Tellerbodens (22) reichende Schrägfläche aufweist, längs der sich die äußere Höhe (31) der Ringstege bis zu der die Spalthöhe (32) bestimmenden Resthöhe vermindert.

5. Rückspülfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Flachscheibenauflage dienende Fläche

(26) des Tellerrandes (19) in eine Schrägfläche

(27) des Tellerbodens zur Ausbildung eines V-förmigen Spaltes zwischen einem elastisch verformbaren Ringabschnitt (37) der Flachscheibe (2) und der Tellerscheibe (3) übergeht.

6. Rückspülfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da du rch gekennzeichnet, daß die Tellerscheibe jeweils um einen Viertelkreis

versetzt angeordnete Stütznocken (39-42) aufweist,

7. Rückspülfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringaussparung der Flachscheibe (2) einen geringeren Durchmesser als die Ringaussparung der Tellerscheibe (3) aufweist, und daß die Flachscheibe (2) mit einem elastisch verformten inneren Ringbereich über die Zylinderw fläche (23) der Tellerscheibenaussparung nach

innen vorsteht.