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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Rohrendverschluss und ein Verfahren sowie eine Vorrichtung
zur Ausbildung desselben.
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Die vorliegende Erfindung findet
spezielle Anwendung bei der Konstruktion von Schalldämpfern für Fahrzeuge
und wird der Einfachheit halber insbesondere in Bezug auf diese
Anwendung beschrieben. Es ist jedoch für den Fachmann des Ingenieurwesens
offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung in ihren verschiedenen
Ausgestaltungen bei zahlreichen anderen Verwendungen und bei erforderlichem
Einsatz eines Rohrendverschlusses Anwendung finden kann.
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Schalldämpferanordnungen für die Abgasanlagen
von Fahrzeugen erfordern vorrangig ausgedehntes Schweißen zwischen
den Rohren und Blenden und, wie gut bekannt ist, ist der Einsatz
von Schweißen
zeitaufwendig und teuer und kann größere Probleme verursachen,
wenn keine hochwertige Schweißnaht
erzielt wird bzw. auch wenn dies möglich ist, kann ein Ausfall
einer Schweißnaht
einen kostspieligen Ersatz eines ganzen Schalldämpfers erfordern. Es besteht
auch die Neigung zu Korrosionsbildung rund um die Schweißpunkte.
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Um diese Probleme zu bewältigen,
haben frühere
Vorschläge
nicht-geschweißte
Verbindungen in der Schalldämpferanordnung
enthalten. EP-A-0135626 beschreibt ein Verfahren zum Befestigen
eines Rohrs in einer Öffnung,
in welcher ein Halteelement in Form eines Kragens eine mechanische
Verbindung zwischen einem Rohr und einer mit Öffnung versehenen Platte vorsieht.
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Die vorliegende Erfindung in ihren
bevorzugten Ausführungen
betrifft eine nicht-geschweißte Verbindung
und/oder einen Rohrendverschluss, welcher unter Verwendung eines
Kragens eine im Wesentlichen nicht leckende, verdrehungsbeständige Verbindung
von Innen- zu Außenfläche vorsehen
kann, die für
den Einsatz in einer Schalldämpferanordnung oder
dergleichen geeignet ist.
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AUFGABE DER
ERFINDUNG
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Somit besteht eine Aufgabe einer
bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführung darin,
einen Rohrendverschluss bzw. eine Rohrendverbindung und/oder eine
Vorrichtung oder ein Verfahren zur Ausbildung derselben zur Hand
zu geben, welche Probleme bei den derzeit erhältlichen Rohrendverschluss-/verbindungsverfahren
beheben oder ihnen zumindest vorbeugen oder welche zumindest der Öffentlichkeit
eine brauchbare Wahl bieten.
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Eine weitere Aufgabe einer anderen
erfindungsgemäßen Ausführung besteht
darin, einen Kragen zur Verwendung beim Vorsehen eines Rohrendverschlusses
oder einer Rohrendverbindung zur Hand zu geben.
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Weitere Aufgaben dieser Erfindung
gehen aus der folgenden Beschreibung hervor.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Nach einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung
wird ein Rohrendverschluss mit einem Kragenelement zur Hand gegeben,
wobei das Kragenelement ein freies Ende eines Rohrs in einer in
einem Plattenelement vorgesehenen Öffnung befestigt, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Schließmittel
zwischen einer inneren Kante des Kragenelements und dem freien Ende
des Rohrs befestigt ist, um das freie Ende des Rohrs zu verschließen, wobei
das Kragenelement mehrere um einen umlaufenden Rand desselben vorgesehene
Vertiefungen aufweist, um mit dem Plattenelement um die Öffnung zu
greifen Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung ein wie in
dem unmittelbar vorherigen Absatz beschriebener Rohrendverschluss,
bei welchem der Rand eine halbrunde und nicht halbrunde Prägung aufweist, welche
die Vertiefungen ausbildet.
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Nach einer weiteren endungsgemäßen Ausgestaltung
ein wie in dem unmittelbar vorherigen Absatz beschriebener Rohrendverschluss,
bei welchem das Verschlussmittel in Form einer Scheibe ausgebildet
ist, wobei eine umlaufende Kante der Scheibe zwischen einer umlaufenden
Kante des Kragenelements und einem an dem freien Ende des Rohrs
ausgebildeten Rand in Eingriff gedrückt, wird.
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Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung
ein wie in dem unmittelbar vorherigen Absatz beschriebener Rohrendverschluss,
bei welchem die Scheibe eine sich weg von dem freien Ende des Rohrs
erstreckende konvexe Oberfläche
aufweist.
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Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung
ein wie in dem unmittelbar vorherigen Absatz beschriebener Rohrendverschluss,
bei welchem ein äußerer Flansch
des Kragens unter der unteren Fläche
des Plattenelements um die Öffnung greift.
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Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung
ein wie in dem unmittelbar vorherigen Absatz beschriebener Rohrendverschluss,
bei welchem der Flansch mindestens eine Abdichtung und/oder verwindungsfreie
Rippe aufweist.
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Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung
wird ein Verfahren zur Ausbildung eines Rohrendverschlusses zur
Hand gegeben, bei dem ein Kragenelement in einer in einem Plattenelement
vorgesehenen Öffnung
befestigt ist, ein freies Ende eines Rohrs so positioniert ist,
dass es sich durch die Öffnung
erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verschlussmittel in
dem freien Ende des Rohrs und zwischen dem Kragenelement und dem freien
Ende befestigt ist, wobei das Verfahren weiterhin das Versehen eines
umlaufenden Rands des Kragenelements mit mehreren Vertiefungen,
welche mit dem Plattenelement um die Öffnung greifen, umfasst.
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Nach einer noch weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung
wird eine Vorrichtung zur Ausbildung eines Rohrendverschlusses für ein freies
Ende eines sich durch eine Öffnung
in einem Plattenelement erstreckenden Rohrs vorgesehen, wobei die Vorrichtung
Mittel zur Aufnahme eines Kragenelements und dessen Befestigung
an dem freien Ende umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung
weitere Mittel zum Befestigen eines Verschlussmittels in dem freien
Ende und zwischen dem freien Ende und dem Kragenelement positioniert
umfasst, wobei die Vorrichtung weiterhin Mittel zum Vorsehen mehrerer
Vertiefungen um einen umlaufenden Rand des Kragenelements umfasst,
welche mit dem Plattenelement um die Öffnung greifen.
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Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung
wird eine Rohrendverbindung mit einem Kragenelement vorgesehen,
wobei ein freies Ende eines Rohrs sich durch eine Öffnung in
einem Plattenelement erstreckt, das freie Ende in dem Kragenelement
aufgenommen ist, eine innere Kante des Kragenelements das freie
Ende an einer Wand des Kragenelements befestigt, die Öffnung eine
Kante des Plattenelements bildet, welches zwischen der Wand und
einem unteren Flansch des Kragens befestigt ist, dadurch gekennzeichnet,
dass das Kragenelement mehrere um einen umlaufenden Rand desselben
vorgesehene Vertiefungen aufweist, welche mit dem Plattenelement
um die Öffnung
greifen.
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Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung
wird eine Schalldämpferanordnung mit
mindestens einem Rohr für
die Übermittlung
von Abgasen und mit einem Verschluss für ein Ende des Rohrs vorgesehen,
wobei der Rohrendverschluss ein Kragenelement umfasst, welches ein
freies Ende des Rohrs in einer in einem Plattenelement vorgesehenen Öffnung befestigt,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Verschlussmittel zwischen einer
inneren Kante des Kragenelements und dem freien Ende des Rohrs befestigt
ist und das freie Ende des Rohrs verschließt, wobei das Kragenelement
mehrere um einen umlaufenden Rand desselben vorgesehene Vertiefungen
aufweist, welche mit dem Plattenelement um die Öffnung greifen.
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Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung
wird ein Kragenelement für
einen Rohrendverschluss oder eine Rohrendverbindung vorgesehen,
welches eine umlaufende Seitenwand aufweist, welche einen Raum ausbildet,
in dem ein freies Ende eines Rohrs aufgenommen werden kann, wobei
sich die Seitenwand zwischen einem Flansch, der eine innere Kante
ausbildet, die zum Greifen des freien Endes bei der Ausbildung des
Verschlusses oder der Verbindung nach innen gedrückt werden kann, erstreckt,
dadurch gekennzeichnet, dass ein umlaufender Rand des Kragens eine
halbrunde und nichthalbrunde Prägung
aufweist, welche mehrere Vertiefungen in dem Rand ausbildet.
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Weitere Ausgestaltungen dieser Erfindung, welche
in all ihren neuartigen Ausgestaltungen betrachtet werden sollte,
gehen aus der folgenden beispielhaften Beschreibung möglicher
Ausführungen der
Erfindung und unter Bezug auf die Begleitzeichnungen hervor.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1:
zeigt eine vorbekannte Schalldämpferanordnung
in stark schematischer Form.
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2A, B, C, D:
zeigen weitere vorbekannte Konstruktionen;
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3:
zeigt in stark schematischer Form eine Anfangsphase bei der Ausbildung
eines Rohrendverschlusses nach einer möglichen erfindungsgemäßen Ausführung;
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4:
zeigt einen Rohrendverschluss nach einer möglichen erfindungsgemäßen Ausführung;
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5:
zeigt in stark schematischer Form eine Stempelanordnung nach einer
möglichen
erfindungsgemäßen Ausführung für das Ausbilden
eines Rohrendverschlusses;
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6A & 6B:
zeigen die Ausbildung einer Rohrendverbindung mit einer Platte nach
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung;
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7:
zeigt eine teils freigelegte seitliche perspektivische Ansicht eines
Kragens nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung;
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8(a) & 8(b):
zeigen in schematischer Form Querschnittansichten durch separate
Teile des Kragens von 7;
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9:
zeigt einen Teil eines Prägewerkzeugs
im Querschnitt (nicht maßstabsgetreu);
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10:
zeigt eine Draufsicht auf den Kragen von 7 und
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11:
zeigt eine Querschnittansicht entlang der Pfeile A-A von 10.
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BESCHREIBUNG
BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGEN
DER ERFINDUNG
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Unter Heranziehen von zuerst 1 und 2 zeigen
diese vorbekannte Ausführungen,
die insbesondere typischerweise bei Rohrverschlussverfahren in Schalldämpferkonstruktionen
verwendet werden können.
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Unter Bezug auf 1 wird eine allgemein mit Pfeil 1 bezeichnete
Schalldämpferanordnung
gezeigt, welche ein äußeres Gehäuse mit
dem durch die Pfeile A angezeigten Gasstrom und mit den durch die
Pfeile B angezeigten in Gegenrichtung verlaufenden Stoßwellen
umfasst. Die spezifische Schalldämpferkonstruktion 1 wird
unter Verwendung einer Kombination aus Absorptions- und Dissipationsverfahren
mit schalldämpfenden
Material 4, wie zum Beispiel in dem Gehäuse 2 angeordneter
Glasfaser, gezeigt. Das Einlassrohr 5 wird durch einen
topfförmigen
Verschluss 13 verschlossen gezeigt, welcher an dem Ende
des Rohrs 5 angeschweißt
werden würde.
An dem Ende des Rohrs 5 werden vorgesehene Dissipationsöffnungen 6 gezeigt,
um den Gaseinlass in den Ansaugluftsammler 7 vorzusehen, wobei
weitere Lamellen oder Perforationen 8 ebenfalls in dem
Rohr 5 gezeigt werden. Bei Verwendung eines solchen Verschlusstopfes 13 wird
ein vorgesehener Spalt "Y" zwischen dem Ende
des Rohrs 5 und der Platte 24 gezeigt. Das Austrittsrohr 9 wird
analog mit Öffnungen 10 und
Lamellen oder Perforationen 11 gezeigt. Das Austrittsrohr 9 wird
bei 12 an der Platte 14 angeschweißt. Es ist
daher ersichtlich, dass bei einer typischen Schalldämpferanordnung 1 Schweißen eingesetzt
wird, um sowohl die mechanische Verbindung eines Rohrs mit einer
Platte als auch das Vorsehen des Verschlusses eines Rohrs zu erreichen.
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Unter Bezug auf 2A wird
eine weitere kostengünstigere
Form einer Schalldämpferanordnung
allgemein mit Pfeil 15 bezeichnet, wobei die Gasströme zwischen
dem Einlassrohr 5 und dem Auslassrohr 9 durch
die Pfeile gezeigt werden und zwei mögliche Rohrverschlüsse allgemein
mit den Pfeilen 16 und 17 bezeichnet werden. Der
Verschluss 16 wird in 2B vergrößert gezeigt
und umfasst einen im Wesentlichen kreuzförmigen Endverschluss 18,
welcher an seinem Ende vollständig
aufgeschweißt
wird. Bei dem in 2C ersichtlichen
anderen Verschluss 17 wurde das Ende 19 umgelegt
und dann typischerweise entlang der Kante 20 heftgeschweißt. Bei
einem anderen typischen Rohrverschluss, welcher allgemein mit Pfeil 21 bezeichnet wird,
kann wie in 2D gezeigt das Rohr 22 durch einen
eingezeichneten topfförmigen
Verschluss 23 geschlossen und an den Punkten X und/oder Y geschweißt werden.
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Aufgrund der Probleme mit Schweißverschlüssen, wie
sie vorstehend beschrieben werden, wurde die vorliegende Erfindung
entwickelt, um eine zuverlässige,
gasdichte, schweißlose
und verdrehungsbeständige
Verbindung zur Hand zu geben.
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Unter Bezug auf 3 wird ein allgemein durch Pfeil 30 bezeichnetes
Rohrende gezeigt, das für
das Ende 29 eines Rohrs 25, welches in eine Öffnung in
Platte 28 eingeführt
wurde, vorgesehen ist. Ein Haltekragen 27 wurde über das
Ende 29 gegeben, wobei ein unterer Flansch 26 unter
der Platte 28 positioniert ist. Dann hat ein Stempel bei
seinem ersten Stoß den
Kragen 27 und das Rohrende 29 aufgespreizt, was
das Positionieren einer Verschlussscheibe 31 in abgebildeter
Weise ermöglicht.
Ein zweiter Stoß des
Stempels kann die Scheibe 31 jetzt verbreitern, so dass
ihre umlaufende Kante sich bis unter die untere Kante des Kragens 27 erstreckt,
wenn einer letzter Stoß des
Stempels die Wände
des Kragens 27 und des Rohrendes 29 nach innen
schließen
kann, so dass die umlaufende Kante der Scheibe 31 unter der
umlaufenden Kante des Kragens 27 festgehalten wird und
ein Rand an dem freien Ende 29 des Rohrs 26 gebildet
wird, wie in 4 gezeigt wird.
Bei diesem Schließvorgang
wird die Scheibe 31 als Drehpunkt verwendet, welcher zum
Anziehen der Verbindung zur Platte 28 dient, wobei auch
die Scheibe 31 befestigt wird, wie durch die Pfeile in 4 angezeigt. Auf diese Weise
kann eine zuverlässige schweißlose Verbindung
zwischen dem Rohr 25 und der Platte 28 verwirklicht
werden, während
gleichzeitig das Ende 29 des Rohrs 25 durch die
Scheibe oder andere Verschlussmittel 31, welche Teil der
mechanischen Verbindung sind, verschlossen wird.
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In 5 wird
eine Stempelanordnung, welche für
das Ausbilden der Verbindung von 4 geeignet
sein kann, allgemein mit Pfeil 43 bezeichnet. Die Stempelanordnung 43 würde mit
einem um das Rohr 25 und unter der Platte 28 der 3 und 4 angeordneten Amboss 44 verwendet
werden. Die Stempelanordnung 43 wird mit einem Stempel 32,
einem "O"-Ring 33 und
einem Schließ-"Spannwerkzeug" 34 mit
einer abgeschrägten
Kante 35, welche für
das Vorsehen der Innenbewegung des Kragens 27 bei dem Schließvorgang
dient, gezeigt. Bei Betrieb würde
das Stempel 32 bei dem ersten Stoß den Kragen 27 spreizen.
Die Scheibe 31 würde
dann eingeführt
und das Spannwerkzeug 34 mit seiner Nase 36 angelegt
werden. Der zweite Stoß wird
dann die Scheibe 31 pressen und vergrößern, während die Wände des Kragens 27 zur
Bildung der Verbindung nach innen geschlossen werden, wobei die
Bestandteile in die in 3 gezeigte
Position gespreizt werden. Beim zweiten Stoß erfolgt, während das
Spannwerkzeug 34 an dem Stempel 32 angelegt ist
(das Spannwerkzeug selbst weist dabei eine innere Nase 36 geeigneter
ausgebildeter Länge
auf) und die Scheibe 31 an Ort und Stelle ist, das Schließen der äußeren Wände des
Kragens 27 und auch das Pressen der Scheibe 31,
um gleichzeitig eine zuverlässige
geschlossene Verbindung zu bilden.
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Zwar wird in den 3 und 4 eine
konvexe Verschlussscheibe 31 beschrieben, doch könnte die Scheibe 31 in
anderen erfindungsgemäßen Ausführungen
flach oder konkav sein. Im Fall einer flachen Verschlussscheibe 31 wird
die oben für
eine konvexe Scheibe 31 beschriebene Folge exakt befolgt,
jedoch wird die Nase 36 des Spannwerkzeugs 43 nicht
die Scheibe berühren.
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Im Fall einer konkaven Scheibe 31 kann
abhängig
von der ihr eigenen Steifheit ein Stütz-Stempel koaxial mit dem
Rohr 25 erforderlich sein, um das Zusammensacken der Scheibe
unter Schließdruck zu
vermeiden.
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Es wird eine um das Spannwerkzeug 43 vorgesehene
Rändelung 37 zur
Vereinfachung der Handhabung gezeigt.
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Der "O"-Ring
von 5 fixiert einfach
das Spannwerkzeug 43 aufgrund des bei Anwendung erzeugten
Teilvakuums auf dem Stempel.
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Es wird erwogen, dass der Flansch 26 des Kragens 27 relativ
breit sein könnte,
so dass er sich eine gewisse Strecke unter die Platte 28 erstreckt. Eine
Breite von eventuell 7 mm könnte
zum Beispiel für
den Flansch 26 bei manchen Rohrgrößen angebracht sein.
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Die obigen Ausführungen beschreiben zwar einen
Rohrendverschluss, doch ist in vielen Fällen nur eine Rohrendverbindung
erforderlich.
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Bei einem "reaktiven" Schalldämpfer zum Beispiel wäre eine
nicht leckende, verdrehungsbeständige
Verbindung von der Innen- zur Außenfläche erforderlich, aber für gewöhnlich kein
Endverschluss.
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Bei diesen Verbindungen und/oder
beim Rohrendverschluss kann, wie in 6A gezeigt,
der Flansch 26 primäre
bzw. sekundäre
Dichtrippen 38, 39 umfassen. Diese Rippen 38, 39 können konzentrisch
oder exzentrisch sein, wobei in letzterem Fall die Rippen 38, 39 als
torsionsbeständige
Rippen dienen, die zur Verbesserung des Greifens mit der unteren
Fläche
der Platte 28 dienen. Der Flansch 26 kann jedoch
eine oder mehrere spezifische torsionsbeständige Rippen 40 umfassen,
wie sie dargestellt sind, welche gestuft, gerade, gerändelt oder
von jeder geeigneten Form und Gestalt sein können, um das Greifen des Flansches 26 mit
der unteren Fläche der
Platte 28 zu verbessern.
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In 6B wird
der Kragen 27 gezeigt, der eine Verbindung zwischen dem
Ende 29 des Rohrs 25 ausbildet und primäre und sekundäre Dichtrippen 38, 39 sowie
eine torsionsbeständige
Rippe 40 einsetzt. Ferner kann jedoch für die Kante des Rohrendes 29 ein
abschließendes
Rundhämmern 41 vorgesehen
werden, welches verstärkende
Rippen umfasst, die das Rohrgedächtnis
eliminieren und das Halten des Kragens 27 am Rohrende 29 verbessern. Wie
insbesondere in 6B gezeigt wird, werden
die Dichtrippen 38, 39 und die Torsionsrippe 40 in
dem Material der Platte 28 bei Ausbildung der Verbindung dazwischen
eingebettet.
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Es wird erwogen, dass eine oder mehrere Dichtrippen 38 bzw. 39 und
eine oder mehrere torsionsbeständige
Rippen 40 in einer Rohrendverbindung in den Fällen verwendet
werden können,
da ein Rohrendverschluss ebenfalls nicht erforderlich ist.
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Wenn ein Rohrendverschluss nicht
erforderlich ist, sondern nur eine Verbindung, dann könnte ein
Kragen 27 nach einer der erfindungsgemäßen Ausführungen beim Vorsehen der Verbindung
für das zwischen
der Innenkante des Kragens 27 befestigten Rohrendes 29 verwendet
werden, wobei die Platte 28 dann zwischen der Außenwand
des Kragens 27 und dem unteren Flansch 26 des
Kragens 27 befestigt wird.
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Unter Bezug nun auf die 7 bis 11 kann eine alternative Ausführung des
Kragens 27 mit weiterem Einspannen vorgesehen werden, welcher
eine verbesserte Torsionsfestigkeit an der Verbindung mit dem freien
Ende des Rohrs 29 vorsieht.
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Der Fachmann des Ingenieurswesens
kann nachvollziehen, dass für
ein Verbessern des Haltens die Prägung des Übergangs des Flansches 26,
um positive Vertiefungen zu erhalten, an denen die Platte 28 während des
Festklemmvorgangs gehämmert wird,
zu einer verbesserten Verbindung führen würde, da der "Angelpunkt" bzw. die Wurzel
der Verbindung gegenüber
einem Öffnen
beständiger
ist.
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Demgemäss kann die unterschiedlich
starke "Prägung" bzw. Einkerbung
der Kante 41, welche durch den Boden der Wand des Kragens 27 und
den Flansch 26 ausgebildet wird, die Übergangsschritte zu dieser
Verwirklichung bieten. In 8 wird
eine scharfe Prägung 41a entlang
eines Teils des Rands 41 vorgesehen, während eine halbrunde Prägung 41b entlang
der anderen Teile des Rands 41 vorgesehen ist. Ein geeignetes
Prägewerkzeug 42 ist
in stark schematischer Form in 9 gezeigt,
welches mit Kantenausbildungen 43, 44 versehen
ist, um die erforderlichen Stärken
der Prägung
und eine Aussparung 45 für das Vorsehen der Rippe 40 zu
verwirklichen.
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Es versteht sich, dass bei sich ändernder Prägung rund
um den Rand 41 Stufen oder Zähne vorgesehen werden, welche
beim Festhalten der Platte 28 mitwirken, was die Verdrehungsbeständigkeit
und die Verbindung verbessert.
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Somit ist ersichtlich, dass die vorliegende
Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungen eine starke, gasdichte,
schweißfreie,
torsionsbeständige, für ein Rohrende
vorzusehende Verbindung mit spezieller, aber nicht ausschließlicher
Anwendung bei der Konstruktion von Schalldämpferanordnungen erlaubt.
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Wo immer in der vorstehenden Beschreibung
Bezug auf bestimmte Bestandteile oder Teile der Erfindung mit bekannten
Entsprechungen erfolgt, werden diese Entsprechungen Bestandteile
dieser Anmeldung, so als ob sie einzeln beschrieben worden wären.
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Zwar wurde diese Erfindung beispielhaft
und unter Bezug auf mögliche
Ausführungen
derselben beschrieben, doch es versteht sich, dass Abwandlungen
oder Verbesserungen derselben vorgenommen werden können, ohne
von dem in den beigefügten Ansprüchen aufgezeigten
Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.