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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Baumstumpfvermahlungsgerät zum Zerkleinern
bzw. Zersetzen von Holzmaterial, wie z. B. ein Baumstumpfvermahler.
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Herkömmliche
Stumpfvermahlungsgeräte
sind z. B. in den US-Patenten 5,279,345 und 5,497,815 beschrieben.
Ein typisches Baumstumpfvermahlungsgerät weist ein drehbares Rad auf
mit einer Vielzahl von Schneideinheiten, die auf den Seiten und
auf dem äußeren Umfang
des Rades angebracht sind. Wenn das Rad gedreht wird, werden die
Schneideinheiten mit dem Stumpf in Berührung bewegt, um den Stumpf
allmählich
zu zersetzen.
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Eine
typische Schneideinheit, die an dem äußeren Umfang des Rades verwendet
wird, weist einen Halter (oder Block) auf, der an dem Rad angebracht
ist, und einen in dem Block montierten Zahn (oder Meißel). Der
Meißel
weist einen Stahlschaft auf, der eine Hartmetallspitze trägt. Die
Blöcke
sind so ausgestaltet, daß die
Meißel
relativ zu dem Rad unter verschiedenen Winkeln geneigt sind.
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Ein
Stumpfvermahlungsgerät
ist aus der US-Patentschrift 4,827,995 bekannt, das ein Rad hat
mit einer kreisförmigen äußeren Umfangsfläche mit
einem größeren Durchmesser
als die Raddicke. In dem äußeren Umfang
sind umfangsmäßig im Abstand
angeordnete Sechskantausnehmungen gebildet, deren jede vordere und
hintere Wandabschnitte hat, die durch einen Boden miteinander verbunden
sind. Eine einzige Schneideinheit ist im Boden jeder Ausnehmung
angebracht, wobei die Schneideinheit aus einem Block besteht in
der Form einer Sechskantgewindemutter, die unter engem Anliegen
in der Sechskantausnehmung montiert ist, und aus einem in der Mutter
mit Gewinde angebrachten Meißel.
Der Meißel
weist einen mit Gewinde versehenen Schaft auf, welcher sich durch
die Mutter erstreckt, und hat eine an einem Vorderende des Schaftes
angeordnete harte Spitze, die über
den äußeren Umfang
des Rades hinaus vorsteht. Der Meißel soll gegen ein Drehen relativ
zum Rad während
eines Schneidbetriebes fest sein.
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Während der
Benutzung eines typischen Stumpfvermahlungsgerätes unterliegt die äußere Umfangskante
des Rades beachtlichem Abrieb durch die Schneidspäne, da die
geschnittenen Teile bzw. Späne
von den Umfangsschneideinheiten (z. B. Erdreich, Gestein, Holz usw.)
gegen die äußere Umfangskante
des Rades und der Blöcke
schlagen. Ein solcher Abrieb kann die Lebensdauer der Vorrichtung
merklich verkürzen.
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Ein
anderes Problem umfaßt
den vorzeitigen Bruch der Umfangsschneidmeißel. Es war üblich, Meißel zu verwenden,
die bezüglich
ihrer Blocks stationär
sind (d.h. nicht rotierbar) und deren Hartmetallspitzen eine flache
Vorderfläche
haben, die eine längliche
Schneidkante bildet, um abgeschnittene Stücke wirksam von den Stümpfen zu
schaben. Man fand jedoch, daß diese
Schneidkanten besonders für
Bruch anfällig
sind, nachdem sie gegen Steine schlugen, die in dem Erdreich eingebettet
sind, welches einen gerade in Bearbeitung befindlichen Stumpf umgibt.
Deshalb haben viele Benutzer auf Meißel umgeschaltet, die zugespitzte
(konische) Spitzen haben und in ihren Blöcken frei drehbar sind. Die
spitz zulaufenden Spitzen sind in der Lage, die Steine zu brechen,
und sind im wesentlichen selbstschärfend, weil die Meißel frei
drehbar sind. Diese Arten von Meißeln neigen jedoch dazu, die
Stümpfe
zu zermahlen und zu schreddern statt deutliche Späne von den
Stümpfen
abzuschaben, und schneiden somit Stümpfe nicht so wirksam wie stationäre Meißel mit
länglichen Schneidkanten.
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Andere
Nachteile herkömmlicher
Stumpfschneidgeräte
bestehen in einem übermäßigen Widerstand, der
infolge des Kontaktes zwischen den Blöcken und dem gerade geschnittenen
Material auf das Rad aufgebracht wird. Weil die Blöcke unterschiedliche
Gestaltungen haben, um die Meißel
in die Lage zu versetzen, in unterschiedlichen Neigungen relativ
zu dem Rad ausgerichtet zu werden, muß der Benutzer auch eine große Anzahl
von Blöcken
im Lagerbestand halten, was teuer und zeitaufwendig ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Stumpfvermahlungsgerät, welches
ein Rad aufweist, das eine mittige Drehachse bestimmt. Das Rad weist
axial im Abstand angeordnete Seitenflächen und eine kreisförmige äußere Umfangskante
auf. Die Umfangskante bestimmt einen äußeren Umfang des Rades, der
einen Durchmesser hat, der wesentlich größer ist als die axiale Dicke
des Rades. Ausnehmungen sind in der äußeren Umfangskante gebildet
und sind umfangsmäßig im Abstand
angeordnet. Jede Ausnehmung weist vordere und hintere Endwände auf,
die umfangsmäßig im Abstand
angeordnet sind, und einen die Endwände verbindenden Boden auf.
Seitenschneideinheiten sind an den Seitenflächen angebracht und stehen
von diesen heraus. Ein Schneidaufbau ist in jedem der Ausnehmungen
montiert. Jeder Schneidaufbau weist mindestens eine Umfangsschneideinheit
auf, die aus einem Block besteht, der am Boden der Ausnehmung befestigt
ist, und einen in dem Block angebrachten Meißel. Jeder Meißel weist
einen Schaft auf, der in einem Loch montiert ist, welches in dem
Block gebildet ist, sowie eine harte Spitze, die an einem Vorderende
des Schaftes angeordnet ist. Die Spitzen stehen über den äußeren Umfang des Rades hinaus
hervor. Gemäß der Erfindung
ist jeder Schneidaufbau von den vorderen und hinteren Endwänden ihrer
entsprechenden Ausnehmung im Abstand angeordnet, um zwischen dem
Schneidaufbau und den vorderen und hinteren Endwänden Räume zu bilden, durch welche
abgeschnittene Stücke
gelangen können.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung sind die Meißel
mindestens einiger der Umfangsschneideinheiten relativ zu ihren
entsprechenden Blöcken
drehbar, wobei ihre harten Spitzen im allgemeinen spitz zulaufen.
Die Meißel
der anderen Umfangsschneideinheiten sind bezüglich ihrer entsprechenden
Blöcke nicht
drehbar, wobei ihre harten Spitzen längliche Schneidkanten bilden.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Die
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich klar aus der folgenden
ausführlichen
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
derselben in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen, in welchen gleiche
Bezugszahlen gleiche Elemente bezeichnen und bei denen ist:
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1 eine
Seitenansicht eines Stumpfvermahlungsgerätes gemäß der Erfindung, teilweise
im Schnitt,
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2 eine
vergrößerte abgebrochene
Ansicht eines Abschnittes der 1, wobei
die Blöcke
einiger Schneideinheiten im Querschnitt gezeigt sind,
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3 eine
Vorderansicht eines Meißelhalteblockes
gemäß der Erfindung, 4 eine
Schnittansicht entlang der Linie IV-IV der 3,
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5 eine
Seitenansicht eines in 1 verwendeten Schneidmeißels vom
drehbaren Typ, wobei eine in diesem montierte Rückhaltehülse gezeigt ist,
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6 eine
Seitenansicht einer nicht drehbaren Art von Schneidmeißel, wobei
seine Rückhaltehülse abgenommen
ist,
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7 eine
Vorderansicht einer harten Schneidspitze des Meißels vom nicht drehbaren Typ,
in Richtung des Pfeiles 7 in 6 gesehen,
und
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8 eine
schematische Ansicht unter Darstellung der Ausrichtungen der Umfangsschneideinheiten relativ
zu einem Rad, auf welchem sie angebracht sind.
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Ausführliche Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen
der Erfindung
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In 1 ist
ein Stumpfschneidegerät 10 gemäß der Erfindung
dargestellt. Das Gerät
weist ein Rad 12 auf, welches eine Drehachse 14 bestimmt,
wobei die Drehung in Richtung eines Pfeiles R erfolgt. Das Rad weist
axial gewandte Seiten 16 und eine radiale äußere, kreisförmige Umfangskante
oder Fläche 18 auf.
Die Kante 18 legt einen äußeren Umfang des Rades fest,
wobei ein Durchmesser des äußeren Umfanges
wesentlich größer als
eine axiale Dicke des Rades ist.
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In
der äußeren Kante 18 ist
eine Vielzahl von Ausnehmungen 20 gebildet, die umfangsmäßig im Abstand
angeordnet sind. Jede Ausnehmung 20 ist in axialer und
radialer Richtung offen und weist einen Boden 22 auf, der
sich zwischen zwei umfangsmäßig im Abstand
angeordneten vorderen und hinteren Endwänden 24, 26 (siehe 2)
erstreckt.
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In
jeder Ausnehmung 20 ist ein Schneidaufbau 28 angeordnet,
vorzugsweise mit einer Vielzahl von Umfangsschneideinheiten (obwohl
möglicherweise
nur eine Umfangsschneideinheit in den Ausnehmungen angeordnet sein
könnte).
Wie erläutert
wird, kombiniert der Schneidaufbau 28 vorzugsweise zwei
unterschiedliche Arten von Schneideinheiten 30, 30'. Jede der Schneideinheiten 30, 30' weist einen
Block (Halter) 32 und einen Schneidmeißel 34, 34' auf, der in
dem Block angebracht ist. Die Schneideinheiten 30, 30' verwenden identische
Blöcke 32,
diese Blöcke
tragen aber unterschiedliche Arten von Schneidmeißeln, d.h.
drehbare Meißel 34 und nicht drehbare Meißel 34', wie noch erläutert wird.
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Jeder
Block 32 ist an dem Boden 22 der entsprechenden
Ausnehmung angebracht, vorzugsweise durch Schweißen. Jeder Meißel weist
einen Schaft 4, 40' auf,
der in einem in seinem Block gebildeten (siehe 4)
Loch 35 angeordnet ist, und weist eine harte Spitze 42, 42' auf, die an
einem Vorderende des Schaftes angeordnet ist. Die Spitzen 42, 42' sind vorzugsweise
aus Hartmetall gebildet, wie z. B. Wolframcarbid, und sind am Vorderende
der entsprechenden Schäfte
angelötet.
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Die
Schneideinheiten sind derart angeordnet, daß ihre Spitzen (nicht aber
die Blöcke) über den äußeren Umfang
des Rades hinaus hervorragen. Die Blöcke 32 haben alle
identischen Aufbau, wobei jeder Block 32 einen Körper aufweist,
dessen Loch 35 grundsätzlich
zylindrisch ist, und eine radiale Vergrößerung 36 hat, die
geeignet ausgestaltet ist, um eine elastische Rückhaltehülse aufzunehmen und einige
der Meißel 34 (d.h. die
drehbaren Meißel)
drehbar am Platz zu befestigen, wie noch erläutert wird. Ein Paar von diametral
gegenüberliegenden
Schlitzen 38 ist vor der Vergrößerung 36 angeordnet
und steht mit dem Loch 35 in Verbindung. Die Schlitze sind
geeignet ausgestaltet, um Rippen einiger Meißel 34' (d.h. die nicht drehbaren Meißel) aufzunehmen,
um diese Meißel
gegen Drehung zu sichern, wie noch erläutert wird.
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Die
Meißel 30, 30' sind relativ
zum Rad 12 unter verschiedenen Winkeln ausgerichtet, wobei
das Winkelmuster schematisch für
20 Meißel
in 8 veranschaulicht ist. Die jeweiligen Winkel,
welche die Meißel
mit einer Mittelebene (CL) des Rades 12 bilden, sind zusammen
mit einem Abstand der Carbidspitzen von der Mittelebene in der folgenden
Tabelle gezeigt. Diese besondere Anordnung und Anzahl der Meißel ist
nicht von kritischer Bedeutung und stellt nur eine mögliche Anordnung
dar, die verwendet werden könnte.
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Um
dieses Winkelverhältnis
zu erhalten, sind die identischen Blöcke 32 unter unterschiedlichen
Ausrichtungen relativ zu dem Rad an den Böden entsprechender Ausnehmungen
angeschweißt.
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Wie
früher
bemerkt, sind einige Meißel
(d.h. die Meißel 34)
in ihren entsprechenden Haltern frei drehbar, und andere (d.h. die
Meißel 34') sind in ihren
Haltern gegen eine Drehung gehalten. Ein drehbarer Meißel 34 ist
in 5 gezeigt. Dieser Meißel weist den Schaft 40 und
eine konische Carbidspitze 42 auf. Der Schaft ist allgemein
zylindrisch und enthält
eine Ringnut 44, in welcher eine herkömmliche, elastische Rückhalteschlitzhülse 46 angeordnet
ist. Diese Rückhaltehülse soll
in der Vergrößerung 36 des
Blockloches aufgenommen sein, um den Meißel 34 axial in dem
Loch friktionsmäßig zu sichern,
während
es dem Meißel 34 gestattet ist,
um seine Mittelachse zu drehen.
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Der
stationäre
(nicht drehbare) Meißel 34' ist in den 6 und 7 dargestellt.
Dieser Meißel 34' weist einen
Schaft 40' und
eine Carbidspitze 42' auf.
Jeder nicht drehbare Meißel 34' wird von derselben
Art von elastischer Rückhalteschlitzhülse 46 axial
in seinem Block 32 gehalten, welche zum Rückhalten
der drehbaren Meißel 34 benutzt
wird. Der Schaft 40' weist
ein Paar diametral gegenüberliegende
Rippen 50 (nur eine ist gezeigt) auf, die in entsprechenden
Schlitzen 38 des ent sprechenden Blockes aufgenommen werden
können,
um zu verhindern, daß sich
der Meißel 34' relativ zu
seinem Block dreht. (Die drehbaren Meißel 34 besitzen solche
Rippen nicht). Jeder nicht drehbare Meißel hat eine im allgemeinen
flache Vorderfläche 45' s. 7),
welche eine längliche
Schneidkante 48' bildet.
Eine solche längliche
Kante 48' neigt
zum Brechen, wenn sie auf im Erdreich neben den gerade geschnittenen
Stümpfen
eingebettetes Gestein auftrifft. Überraschenderweise hat man
jedoch gefunden, daß,
wenn solche Meißel 34' mit drehbaren
Meißeln 34,
welche spitz zulaufende Spitzen haben, kombiniert werden, die sich
ergebende Schneidleistung der einer Schneideinrichtung überlegen
ist, die nur drehbare Meißel
oder nur nicht drehbare Meißel
hat. Der Grund besteht darin, daß die spitz zulaufenden Spitzen 42 der
drehbaren Meißel 34 das
Gestein in kleine Stücke
zertrümmern,
die weniger die Schneidkanten 48' der nicht drehbaren Meißel 34' brechen können. Infolgedessen
bleiben die länglichen
Kanten 48' der
nicht drehbaren Meißel
in der Lage, große
Späne vom
Stumpf abzuschaben, welche die spitz zulaufenden Spitzen 42 der
drehbaren Meißel 34 nicht
abzuschaben in der Lage sind.
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Dementsprechend
erhält
man die Arbeitsleistungen, die sich aus der Verwendung nicht drehbarer
Meißel
ergeben, ohne das ernsthafte Risiko des Spitzenbruches, der früher passierte,
wenn man solche Meißel verwendete.
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Außerdem kann
man aus 2 sehen, daß der Schneidaufbau 28,
der in jeder Ausnehmung angeordnet ist, sich im Abstand von den
vorderen bzw. vorlaufenden und hinteren bzw. nachlaufenden Endwänden 24, 26 befindet.
Das heißt
in dem Falle eines Schneidaufbaus, der aus zwei Schneideinheiten 30, 30 (oder 30, 30'; oder 30', 30') besteht, die
vordere Schneideinheit im Abstand von der hinteren Wand 24 angeordnet
ist und die hintere Schneideinheit im Abstand von der vorderen Wand 26 angeordnet
ist. Infolgedessen werden vordere und hintere Räume LS und TS zwischen den
Schneideinheiten und den vorderen und hinteren Endwänden 24, 26 zu
dem Zwecke gebildet, daß geschnittene
Stücke
bzw. Späne
hindurchgelangen. Statt daß also
die Späne
von den Umfangsmeißeln
mit Kraft gegen die äußere Umfangskante 18 des
Rades 12 und/oder die Blöcke auftreffen, sind also die
Späne stattdessen
in der Lage, durch die Räume
LS, TS hindurchzugelangen, wodurch der Abrieb minimiert wird. In
Fällen,
bei denen mehrfache Schneideinheiten in jeder Ausnehmung vorhanden
sind, ist auch ein Raum MS zwischen den Blöcken der Schneideinheiten vorgesehen,
damit die Späne
dazwischen hindurchgelangen. Die Räume LS, MS und TS erstrecken
sich von dem Außenumfang des
Rades einwärts
und verlaufen vorzugsweise über
die ganze Höhe
der Endflächen 24, 26.
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Man
erkennt, daß die
Abschnitte der äußeren Umfangskante 18 des
Rades, welche zwischen aufeinanderfolgenden Ausnehmungen 20 angeordnet
sind, als Tiefenmaß fungieren
können,
um das Ausmaß zu
begrenzen, bis zu welchem das Rad in einen Stumpf oder das Erdreich
eintritt. Diese Funktion ist möglich,
denn die Blöcke 32 liegen
ganz innerhalb des äußeren Umfanges
des Rades.
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Die
Stumpfschneidvorrichtung 10 weist auch Seitenschneideinheiten 60 auf,
die auf den Seiten 16 angeordnet sind. Diese Einheiten 60 sind
vorzugsweise von der Art, wie in der entsprechenden U.S. Serial-No. 09/837,231
offenbart sind, die am 19. April 2001 angemeldet ist.
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Im
Boden jeder Ausnehmung 20 sind Kerben 62 gebildet,
die vorgesehen sind, um die hinteren Enden ausnahmsweise langer
Meißel
aufzunehmen, die möglicherweise
verwendet werden könnten.
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Die
vorderen und hinteren Endwände 24, 26 jeder
Ausnehmung sind als im allgemeinen parallel zueinander dargestellt
(d.h. jede erstreckt sich relativ zu der Radachse radial). Stattdessen
könnte
mindestens der äußere Abschnitt
der hinteren Endwand 26 unter einem merklichen Winkel (z.
B. 45°)
relativ zu einem Radius ausgerichtet sein, wie durch eine gestrichelte
Linie 26' in 2 gezeigt
ist.
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Sobald
im Betrieb die Stumpfschneidvorrichtung 10 gedreht wird,
werden die Umfangsmeißel 34, 34' und die Seiteneinheiten 60 mit
Stümpfen
in Berührung
gebracht, um diese allmählich
zu zersetzen. Geschnittene Teile bzw. Späne von den Umfangsmeißeln 34, 34' sind in der
Lage, durch die Räume
LS, TS (und möglicherweise
MS, wenn Mehrfachschneideinheiten in einer Ausnehmung angeordnet
sind) hindurchzugelangen, um den Abrieb des Rades 12 und
der Blöcke 32 minimal
zu machen.
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Die
Stümpfe
werden in höchst
wirksamer Weise von den länglichen
Kanten der nicht drehbaren Meißel 34' geschnitten,
und diese Kanten werden von den spitz zulaufenden Drehmeißeln 34 gegen
Bruch geschützt, welche
Gestein brechen, welches sonst die Schneidkanten der nicht drehbaren
Meißel
beschädigen
könnte.
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Da
die Blöcke 32 nicht über den
Außenumfang
des Rades 16 hinausragen, sind die Abschnitte der Kante 18,
welche zwischen aufeinanderfolgenden Ausnehmungen 20 angeordnet
ist, in der Lage, als Tiefenmaß zu
dienen, um eine Schneidtiefe der Vorrichtung zu begrenzen.
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Zwar
ist das Konzept der Kombination drehbarer und nicht drehbarer Meißel auf
dem selben Drehaufbau hier beschrieben worden, wo der Drehaufbau
ein dünnes
Rad ist, es wäre
aber auch möglich,
dieses Konzept auf der Art von Stumpfschneideinrichtung zu verwenden,
bei welcher der Drehaufbau eine längliche Trommel ist mit einer
ebenso großen
Axiallänge
wie der Trommeldurchmesser oder größer. In diesem Falle könnten die
Meißel
auf der äußeren Oberfläche der
Trommel, nicht aber notwendigerweise in Ausnehmungen angebracht
sein.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einer bevorzugten Ausführungsform
derselben beschrieben wurde, versteht es sich für die Fachleute, daß Hinzufügungen,
Streichungen, Modifikationen und Ersatzvorgänge, die nicht speziell beschrieben
wurden, vorgenommen werden können,
ohne aus dem Umfang der Erfindung herauszufallen, wie in den anliegenden
Ansprüchen
definiert ist.
