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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem Drehkörper in
einer Druckmaschine gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Um
ein Auslaufen des flüssigen
Schmiermittels zu vermeiden, ist es bei derartigen Vorrichtungen bekannt,
die Stirnwand des Hohlraums mittels Dichtelementen wie z.B. Dichtringen
abzudichten. Nachteilig ist daran, dass die Dichtelemente einem
Verschleiß unterliegen
und dadurch mit der Zeit undicht werden. Handelt es sich bei dem
Drehkörper
um einen Zylinder einer Druckmaschine, dann wird durch das auslaufende
Schmiermittel eine von der Druckmaschine verarbeitete Papierbahn
verschmutzt. Aus diesem Grund sind Zylinder in Druckmaschinen fettgeschmiert
gelagert. Dazu sind Verteilereinrichtungen notwendig, um die bis
zu zweihundert Schmierstellen der Druckmaschine mit Schmierfett
zu versorgen. Diese Verteilereinrichtungen sind aber kostspielig
und erfordern einen hohen Montageaufwand. Zudem werden Spezialfette
benötigt,
die gegenüber flüssigen Schmiermitteln
erheblich teurer sind. Zylinder, die aus produktionstechnischen
Gründen
nicht rotieren, werden dabei unnötig
geschmiert, was zu einem hohen Fettverbrauch führt. Es ist daher wünschenswert,
um Lagerzapfen drehbare Drehkörper derart
mittels flüssigkeitsgeschmierten
Lagern lagern zu können,
dass ein Austreten von flüssigem Schmiermittel
vermieden wird, und dabei auf verschleißende Dichtungen verzichten
zu können.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit einem
Drehkörper
in einer Druckmaschine zu schaffen.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Bei
der Vorrichtung wird eine verschleißfreie Abdichtung des mit flüssigem Schmiermittel
geschmierten Lagers erreicht. Die Abdichtung ist sicher und zuverlässig, so
dass auch nach längerem
Betrieb der Vorrichtung kein Schmiermittel aus dem Hohlraum austreten
kann. In der Vorrichtung ist es möglich, bisher fettgeschmierte
Lager durch ölgeschmierte
Lager zu ersetzen. Insbesondere bei Druckmaschinen, bei denen Drehkörper in
Form von Zylindern und Walzen eingesetzt werden, und wo ein Austreten von Öl kritisch
ist, da dies zu einer Verschmutzung von Druckprodukten führt, ist
dies von Vorteil. Durch den Einsatz der Vorrichtung in Druckmaschinen
kann auf die nachteilige Fettschmierung verzichtet werden, da nunmehr
eine Schmierung der Lager mit flüssigem
Schmiermittel ermöglicht
wird, ohne dass die Gefahr eines Leckens des Lagers und einer Verschmutzung
der Druckprodukte durch ausgetretenes Schmiermittel besteht.
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Ganz
besonders bevorzugt erweitert sich der Querschnitt der zweiten Kammer
zum Lager hin. Eine solche Formgebung der zweiten Kammer begünstigt den
Zulauf von auf einer umfänglichen
Wand der zweiten Kammer befindlichem Schmiermittel zum Lager aufgrund
der bei der Drehung des Drehkörpers auftretenden
Fliehkräfte.
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Vorteilhafterweise
umfasst die von dem Abstreifer überstrichene
Wand eine Umfangswand der ersten Kammer, denn an dieser sammelt
sich unter dem Einfluss der Fliehkraft bei der Drehung des Drehkörpers das
Schmiermittel. Sie kann auch die Stirnwand selber umfassen, um gegebenenfalls
von dieser daran gespritztes Schmiermittel abzustreifen.
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Bevorzugt
weist die Vorrichtung eine der ersten Kammer jenseits der Stirnwand
vorgelagerte dritte Kammer und einen Durchlass zwischen dritter
und erster Kammer auf, wobei die dritte Kammer einen kleineren Radius
aufweist als die erste Kammer und eine Entfernung des Durchlasses
von der Achse des Lagerzapfens dem Radius der dritten Kammer entspricht.
Die dritte Kammer dient als zusätzliche
Sicherung zum Auffangen von möglicherweise
doch unbeabsichtigt aus dem Durchbruch ausgetretenen Schmiermittel.
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Aufgrund
der Fliehkräfte
während
des Drehens des Drehkörpers
sammelt sich das Schmiermittel auf einer umfänglichen Wand der dritten Kammer und
ist bestrebt, sich auf dieser zu verteilen. Dadurch gelangt das
Schmiermittel durch den bei der umfänglichen Wand angeordneten
Durchlass in die erste Kammer. Weil der Radius der dritten Kammer
kleiner ist als der Radius der ersten Kammer, kann umgekehrt kein
Schmiermittel durch den Durchlass von der ersten Kammer in die dritte
Kammer gelangen. Somit ist gewährleistet,
dass auch kleinste Leckschmiermittelmengen durch den Durchlass wieder
dem Schmiermittelkreislauf zugeführt
werden.
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Bei
dem Kanal kann es sich entweder um eine entlang der Oberfläche des
Lagerzapfens verlaufende Nut handeln oder aber um eine vollständig innerhalb
des Lagerzapfens verlaufende Bohrung. Letztere Variante ist bevorzugt,
da sie einen vom übrigen
Schmiermittelkreislauf unbehinderten Fluss des Schmiermittels von
der ersten Kammer in die zweite Kammer gewährleistet.
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Es
ist möglich,
den Lagerzapfen mit zwei geschlitzten Flanschen auszubilden, und
den Abstreifer als eine in die Schlitze eingefügte Platte vorzusehen. Die
Platte kann parallel oder schräg
zur Längsachse des
Lagerzapfens angeordnet sein. Besonders bevorzugt weist eine solche
Ausführung
auf wenigstens einer Seite der Platte eine sich zwischen den Flanschen
erstreckende Fläche
auf, die mit den Flanschen und der Platte einen zum Kanaleingang
führenden
Zufluss für
das Schmiermittel bildet. Ein solcher Zufluss stellt das unmittelbare
Abfließen
des von der Wand abgestreiften Schmiermittels in den Kanaleingang
sicher, ohne dass das abgestreifte Schmiermittel vom Lagerzapfen
Wegspritzen könnte.
Dabei können
die Flansche auf einer Manschette des Lagerzapfens ausgebildet sein,
die auf einem Mittelteil des Lagerzapfens mit vorzugsweise rundem Querschnitt
aufgezogen ist.
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Um
Schmiermittel nachfüllen
zu können, bzw.
um altes Schmiermittel gegen neues Schmiermittel austauschen zu
können,
weist der Drehkörper bevorzugt
einen Einlass zum Einlassen des Schmiermittels in die zweite Kammer
auf. Bei diesem Einlass kann es sich beispielsweise um eine mittels
einer Verschlussschraube verschlossene Öffnung handeln.
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Bevorzugt
handelt es sich bei dem Drehkörper
um einen Zylinder. Der Zylinder kann entweder nur einseitig oder
auch beidseitig durch eine Vorrichtung der oben beschriebenen Art
auf einem jeweiligen Lagerzapfen abgestützt sein. Bei beidseitiger
Lagerung kann der Zylinder zwischen den beiden Lagerstellen massiv
ausgebildet sein, d.h., er kann ein Vollzylinder sein, so dass die
beiden Lagerstellen vollständig
voneinander getrennt sind. Bei einer weiterführenden Ausbildung weist der
Zylinder Durchlässe
auf, welche die beiden zweiten Kammern der jeweiligen Lagerungen
miteinander verbinden, so dass die jeweiligen zweiten Kammern miteinander
kommunizieren können.
Eine solche Ausführung
erfordert beispielsweise nur einen einzigen Einlass für Schmiermittel,
während
der Vollzylinder für
jede der zweiten Kammern einen separaten Einlass benötigt. Im
extremsten Fall kann es sich bei dem Zylinder um einen Hohlzylinder
handeln, bei dem sich der Hohlraum über dessen gesamte Länge erstreckt.
Bei einem solchen Zylinder fallen die zweiten Kammern der beiden
Lagerungen beider Seiten zusammen und sind durch eine einzige Kammer
ausgebildet, die sich über
die Länge
des Zylinders zwischen den beiden Lagern erstreckt.
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Bei
dem Lager kann es sich um ein Wälzlager
wie z.B. ein Rollen- oder Kugellager handeln. Das Lager kann aber
auch eine Mehrzahl solcher Wälzlager
umfassen, wobei durchaus auch verschiedenartige Wälzlager,
z.B. eine Kombination aus Rollen- und Kugellager, zu einem Lager
zusammengefasst sein können.
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Ganz
besonders bevorzugt ist die Vorrichtung Teil einer Druckmaschine.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf Zeichnungen näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 ein
Querschnitt durch einen Endabschnitt eines um einen Lagerzapfen
drehbar gelagerten Zylinderkörper;
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2 eine
Manschette der Vorrichtung in Vorderansicht, in seitlicher Ansicht
und in Draufsicht;
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3 eine
zweiseitig gelagerte Vollwalze;
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4 eine
zweiseitig gelagerte Hohlwalze.
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In 1 ist
ein Querschnitt durch einen Endabschnitt eines um einen Lagerzapfen 01 drehbar gelagerten
Zylinderkörpers 02 zu
sehen. Der Zylinderkörper 02 weist
einen Hohlraum auf, in welchen ein Endabschnitt des Lagerzapfens 01 eingreift.
Innerhalb des Hohlraumes ist ein Lager 03, insbesondere
ein Kugellager 03 angeordnet, auf welchem der Zylinderkörper 02
um den Lagerzapfen 01 drehbar abgestützt ist, und das den Hohlraum
in eine erste Kammer 09 und eine zweite Kammer 13 unterteilt. Die
Umfangswand der ersten Kammer 09 ist durch eine in den
Zylinderkörper 02 eingeschobene
röhrenförmige Positioniermanschette 04 gebildet.
Das Lager 03 ist in dem Hohlraum fixiert, indem es zwischen der
Positioniermanschette 04 und einem im umfänglich innerhalb
des Hohlraumes ausgeformten Absatz 06 eingeklemmt ist.
Die Positioniermanschette 04 wird wiederum von einem Sprengring 07 gehalten, der
an einem von dem Lager 03 abgewandten Ende der Positioniermanschette 04 vorgesehen
und in einer Ringnut des Zylinderkörpers 02 abgestützt ist. Zwischen
Positioniermanschette 04 und Zylinderkörper 02 ist darüber hinaus
ein O-Ring 08 zur Schmierstoffabdichtung des Hohlraums
vorgesehen.
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Die
zweite Kammer 13 zeichnet sich durch einen kegelstumpfförmigen Querschnitt
aus mit zum Lager 03 hin zunehmendem Querschnitt. Auf das
in die zweite Kammer 13 ragende Ende des Lagerzapfens 01 ist
eine Spannscheibe 14 aufgesetzt und mittels einer Schraube 16 und
eines Spannstiftes 17 an diesem befestigt.
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Ringförmige, nach
innen ragende Vorsprünge
der Positioniermanschette 04, die sich bis zum Lagerzapfen 01 erstrecken,
bilden eine Stirnwand 29 des Hohlraums bzw. begrenzen in
axialer Richtung benachbart eine dritte Kammer 11 und eine
vierte Kammer 12, wobei die vom Lagerzapfen 01 durchstoßene Stirnwand 29 die
erste Kammer 09 von der dritten Kammer 11 trennt.
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In
der vom Kugellager 03 und der Stirnwand 29 begrenzten
ersten Kammer 09 ist auf den Lagerzapfen 01 eine
in 2 in Vorderansicht, im seitlichen Querschnitt
und in Draufsicht vergrößert gezeigte
Manschette 18 aufgezogen. An einem Ende des röhrenförmigen Körpers der
Manschette 18 ist ein ringförmiger Flansch 19 angeformt.
In dem Flansch 19 ist in axialer Richtung des Lagerzapfens 01 eine
Kerbe 21 geformt, in die eine Platte 24 eingesetzt
und hartverlötet
ist. In radialer Richtung des Flansches 19 ist in dem Flansch 19 in
Höhe der
Kerbe 21 eine kreisbogenartige Nut 23 ausgefräst. Die Platte 24 teilt
die Nut 23 ungefähr
mittig in zwei Öffnungen 20.
Durch die kreisbogenartige Ausfräsung der
Nut 23 der Öffnungen 20 ergibt
sich ein trichterförmiger
Zulauf zu einem unterhalb der Platte 24 befindlichen Durchlass 22,
der zu einem Kanal 26 führt.
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Wie 1 zeigt,
ist die Platte 24 so bemessen und platziert, dass sie bei
Drehen des Zylinderkörpers 02 entlang
einer umfänglichen
Wand 37 der Kammer 09 streicht, wobei sie in einen
von dieser Wand 37 und der Stirnwand 29 gebildeten
Winkel greift. Vom Durchgang 22 der Manschette 18 geht eine
vertikale Bohrung im Lagerzapfen 01 aus, die mit einer
von der Spitze des Lagerzapfens 01 ausgehenden axialen
Bohrung zusammentrifft, wobei die beiden Bohrungen einen vollständig innerhalb
des Lagerzapfens 01 verlaufenden Kanal 26 bilden.
Der Kanal 26 durchquert das Kugellager 03 und
mündet in
die zweite Kammer 13, wo ein Endabschnitt des Kanals 26 durch
eine Nut 27 innerhalb der Spannscheibe 14 gebildet
ist. Alternativ könnte
der Kanal auch durch eine in den Lagerzapfen gefräste axiale Nut
gebildet sein.
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Die
der ersten Kammer 09 vorgelagerte zweite Kammer 11 weist
einen gegenüber
der ersten Kammer 09 kleineren Radius auf. Zwischen der
zweiten Kammer 11 und der ersten Kammer 09 besteht ein
Durchlass 28 in der Stirnwand 29, wobei eine Entfernung
des Durchlasses 28 von der Achse des Lagerzapfens 01 dem
Radius der zweiten Kammer 11 entspricht.
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Während des
Betriebs dreht sich der Zylinderkörper 02 mit der mit
ihm verbundenen Positioniermanschette 04 mit Hilfe des
Kugellagers 03 um den Lagerzapfen 01. Das Kugellager 03 ist
dabei mittels Maschinenöl
geschmiert, wobei die zweite Kammer 13 als Reservoir für das Öl dient.
In Folge der hohen Drehzahlen des Zylinderkörpers 02, die bis
zu 6000 U/min erreichen können,
ist das Öl
in der zweiten Kammer 13 starken Fliehkräften ausgesetzt
und benetzt die kegelstumpfförmige
Wand 36 der zweiten Kammer 13. Weil die zweite
Kammer 13 einen sich zum Kugellager 03 erweiternden
Querschnitt aufweist, fließt
das Öl
aufgrund der Schräge
der Wand 36 der zweiten Kammer 13 und der Fliehkräfte entlang
dieser Wand 36 auf das Kugellager 03 zu, tritt durch
das Kugellager 03 hindurch in die Kammer 09 und
schmiert es dabei. Die aufgrund der Drehung des Zylinderkörpers 02 auf
das Öl
in der zweiten Kammer 13 wirkende Zentrifugalkraft und
damit der hydrostatische Druck des Öls nehmen mit der Drehzahl
des Zylinderkörpers 02 zu,
so dass sich mit zunehmender Drehzahl automatisch eine Intensivierung
der Schmierung ergibt.
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Durch
das Kugellager 03 in die erste Kammer 09 eindringendes Öl benetzt überwiegend
die umfängliche
Wand 37 der ersten Kammer 09. Öl, das auf die Manschette 18 spritzt,
tropft, da die Manschette 18 wie der gesamte Lagerzapfen 01 auch drehfest
ist und stillsteht, von der Manschette 18 ab und gelangt
ebenfalls auf die umfängliche
Wand 37 der ersten Kammer 09. Mit Hilfe der Platte 24 wird das
die umfängliche
Wand 37 der ersten Kammer 09 benetzende Öl von der
Wand abgerakelt, wodurch verhindert wird, dass sich das Öl in der
ersten Kammer 09 staut und schließlich zum Durchbruch gelangt,
wo der Lagerzapfen 01 die Stirnwand 29 durchstößt, und
damit aus der ersten Kammer 09 entweicht. Weil die Platte 24 in
den von der umfänglichen
Wand 37 und der Stirnwand 29 gebildeten Winkel
eingreift, ist gewährleistet,
dass das Öl
von der umfänglichen
Wand 37 größtenteils
abgestreift wird, noch bevor es die Stirnwand 29 überhaupt
erreichen kann. Das abgerakelte Öl
läuft entlang
der Platte 24 im Flansch 19 und wird von dem Flansch 19 und
der zum Durchgang 22 hinführenden Wand 23, die
gemeinsam mit dem Flansch 19 und der Platte 24 beidseitig
der Platte 24 jeweils eine grob trichterförmige Führung zum
Durchlass 22 hin bilden, durch den Durchgang 22 in
den Kanal 26 geleitet. Über
den Kanal 26 durchquert das abgerakelte Öl das Kugellager 03 und
gelangt wieder in die zweite Kammer 13 zurück.
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Der
Flansch 19 verdeckt, vom Kugellager 03 aus gesehen,
den Durchbruch in der Stirnwand 29 und verhindert, dass
im Kugellager 03 verspritztes Öl direkt den Durchbruch erreicht.
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Sollten
doch kleinste Ölmengen
aus der ersten Kammer 09 entweichen, werden sie in der
zweiten Kammer 11 abgefangen, wo sie sich wieder in Folge
der Drehung der Positioniermanschette 04 auf der umfänglichen
Wand der zweiten Kammer 11 ablagern und dort verteilen.
Weil die zweite Kammer 11 gegenüber der ersten Kammer 09 einen
kleineren Radius aufweist und beide Kammern 09; 11 über den Durchlass 28 miteinander
verbunden sind, fließt
das sich auf der Innenwand der zweiten Kammer 11 verteilende Öl wieder
in die erste Kammer 09 zurück und wird dem Schmiermittelkreislauf
wieder zurückgeführt.
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In 3 ist
zu sehen, dass der Zylinderkörper 02 auf
zwei Seiten I, II auf die gleiche Weise um jeweilige Lagerzapfen 01 drehbar
gelagert ist. Der einzige Unterschied zwischen den beiden Seiten
I und II besteht darin, dass auf der Seite I ein Kugellager 03 zum
Abstützen
des Zylinderkörpers 02 auf dem
Lagerzapfen 01 verwendet wird, während dazu auf der Seite II
ein Rollenlager 32 verwendet wird. Der Grund dafür liegt
darin, dass die Seite II als Loslager ausgebildet ist, während die
Lagerung auf der Seite I als Festlager ausgebildet ist. Schließlich ist
ein Einlass 31 für Öl in das Ölreservoir
des Lagers auf der Seite II zu sehen, welcher mit einer Verschlussschraube
verschlossen ist. Einen entsprechenden Einlass weist auch die Lagerung
auf der Seite I auf, die aber in der gezeigten Stellung des Zylinderkörpers 02 in 3 und
in der 1 verdeckt und daher nicht sichtbar ist.
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Eine
alternative Ausführung
des Zylinderkörpers 02 zeigt
die 4. Im Fall der 4 ist der
Zylinderkörper 02 ein
Hohlzylinder, dessen Hohlraum sich über die gesamte Länge des
Zylinderkörpers 02 erstreckt.
Dies bedeutet insbesondere, dass die zu den jeweiligen Lagerungen
auf den Seiten I, II gehörenden
Kammern Teile ein und desselben Hohlraumes sind. Insbesondere die Ölreservoire
der Lagerungen auf den Seiten I und II sind durch ein und dieselbe
sich vom Lager 03 bis zum Lager 32 durch den Zylinderkörper 02 erstreckende
Kammer 33 gebildet. In ihren einander abgewandten Endabschnitten
weist die Kammer 33 Endabschnitte auf, deren Querschnitt sich
auf das jeweilige Lager 03; 32 zu vergrößert. Beim
vorliegenden Zylinderkörper 02 ist
nur ein einziger Einlass 31 notwendig, mit dem beide Lager
mit Öl
versorgt werden können,
da das Öl
durch die Kammer 33 von einem Lager 03; 32 zum
jeweils anderen Lager 03; 32 fließen kann.
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- 01
- Lagerzapfen
- 02
- Zylinder;
Zylinderkörper;
Drehkörper
- 03
- Lager;
Kugellager
- 04
- Positioniermanschette
- 05
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- 06
- Absatz
- 07
- Sprengring
- 08
- O-Ring
- 09
- Kammer,
erste
- 10
-
- 11
- Kammer,
dritte
- 12
- Kammer,
vierte
- 13
- Kammer,
zweite
- 14
- Spannscheibe
- 15
-
- 16
- Schraube
- 17
- Spannstift
- 18
- Manschette
- 19
- Flansch
- 20
- Öffnungen
- 21
- Kerbe
- 22
- Durchgang;
Durchlass; Kanaleingang
- 23
- Nut;
Wand; Ausfräsung
- 24
- Abstreifer;
Platte
- 25
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- 26
- Kanal
- 27
- Nut
- 28
- Durchlass
- 29
- Wand;
Stirnwand
- 30
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- 31
- Einlass
- 32
- Lager;
Rollenlager
- 33
- Kammer
- 34
- Innenraum
- 35
-
- 36
- Wand
- 37
- Wand;
Umfangswand