DE2850523A1

DE2850523A1 - Anbohrarmatur

Info

Publication number: DE2850523A1
Application number: DE19782850523
Authority: DE
Inventors: Erich Fallert; Dieter Dipl Ing Lerch; Hansjuergen Siebald
Original assignee: Bopp and Reuther GmbH
Current assignee: Bopp and Reuther GmbH
Priority date: 1978-11-22
Filing date: 1978-11-22
Publication date: 1980-05-29
Also published as: FR2453702A1; NL7907604A; BE878533A; ATA741379A; CH641261A5; AT380322B; DE2850523B2; FR2453702B1; DE2850523C3

Description

BOPPtREUTHER	GMBH
MANNHEIM-WA	LDHOF
PATENTABTEI	LUNQ
Ju/ci
125o

Anbohrarmatur

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anbohrarmatur für unter Druck stehende Rohrleitungen mit einem Hahn als Absperrorgan,, dessen in: Armaturengehäuse drehbar gelagertes Külcen sowohl zur Hilfsabsperrung nach den: Anbohrvorgang als auch zur Hauptabsperrung der von dem Arn;aturengehäuse abzweigenden Anschlußleitung dient,, wobei der Gehäusedurchgang zum Küken hin durch einen im Gehäuse gelagerten und am Küken anliegenden Dichtring abgedichtet ist.

einer derartigen bekannten Anbohrar^atur ist das Absperrorgan als KugelhaLn ausgebildet _} wobei das Kugelküken mit einer Durchgangs bohrung znui Hidurchführen des Anbohrwerkseuges und .._;it einer hierzu in einer senkrechten Ebene liegenden "..^rinkelbohruno für den ZuHuS zur An Schluß leitung versehen ist- Fir die Hilf^abnperrung nach de:.: Anbohrvrsrgang muß dieses Kugelküken von der Zei te her um eine waagerechte Achse geschwenkt werden, und Für die Hauptabsperrung wird das Kugelküken von oben um die senkrechte Achse der Anbohrarmatur gedreht. Nachteilig bei dieser Anbohrarmatur ist der Aufwand für die Betätigung des Kugelkükens, da die Hilfsabsperrung seitlich vom Rohrgraben aus erfolgt und für die Hauptabsperrung nach dem Anbohren ein besonderer Ventilbetätigungseinsatz mittig auf die Anbohrarmatur atifgeschraubt werden muß, damit das Kugelküken um die senkrechte Arraaturenachse geschwenkt werden kann. Außerdem ist diese Anbohrarmatur in ihrem Aufbau recht kompliziert.

Es sind auch schon Anbohrarmaturen mit einem Zylinderhahn bekannt, dessen um eine waagerechte Achse drehbares und vorn Rohrgraben aus betätigbares Zylinderküken nur die Hilfsabsperrung nach dem Anbohrvorgang übernimmt. Für die Hauptabsperrung ist hier ein nach dem Entfernen der Anbohrvorrichtung zentrisch von oben in die Anbohrarmatur eindrehbares Niederschraubventil vorgesehen. Der Ventilsitz

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für den Ventilverschlußkörper liegt hierbei entweder oberhalb, des Zylinderhahns oder wird diircn, eine Ausnehmung ic Zylinderküken der Hilfsabsperrung gebildet. In beiden Fällen sind getrennte Absperrorgane für die Hilf»absperrung und die Hauptabsperrung vorgesehen und der Einbau der Hauptabsperrung nach Beendigung des Anbohrvcrganges ist auf v/endig.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Anbohrarmatur so auszubilden, daß bei Verwendung nur eines Absperrorgans für die Hilfs- und Hauptabsperrung ein Umrüsten für die Hauptabsperrung nach derc Anbohr- \organg entfällt und bei einfachstem Aufbau der Anbohrarmatur eine sichere Abdichtung gewährleistet ist.

Die Lösung dieser Aufgabe wird in den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gesehen.

Durch die topfförmige Ausbildung des Zylinderkükens und durch die beiden Durchbrechungen im Zylindermantel in Verbindung mit der waagerechten Lagerung und der zur Anschlußleitung zeigenden Topföffnung wird ein einfaches Absperrorgan sowohl für die Hilfs- als auch für die Hauptabsperrung geschaffen, wobei der Bohrer beim Anbohrvorgang in der Hahnoffcnstellung durch die beiden im Zylindermantel gegenüberliegenden Durchbrechungen hindurchgeführt werden kann jwährend der Abfluß des Gtrömungsmediums zur Anschlußleitung hin über die untere Durchbrechung im Zylindermantel und die zur Anschlußleitung zeigende Topföffnung des Kükens erfolgt. Die Hilfsabsperrung und die Hauptabsperrung wird durch Verdrehen des Topfkükens un 9o ° ersielt, wobei die untere Kükendurchbrechung aus dem Querschnittsbereich des Gehäiisedurchganges verlagert wird und sich der Zylindermantel mit seiner geschlossenen Mantelfläche gegen den Dichtring legt.

Da der Topfboden einen Ansatz tr?-igt, der als Zahnkreissegment für die Drehbewegung des Kükens ausgebildet ist und der Kükenantr.i.eb über den Zahnstangenteil einer Spindelmvitter erfolgt, deren nichts teigende Betätigungsspindel außerhalb der Anbohrachse in: Armaturengehäuse senkrecht gelagert ist, kann das Zylinderküken jederzeit sowohl zum

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Zwecke der Hilfsabsperrung als auch, zur Hauptabsperrung; allein durch Drehen der senkrechten Betätigungspindel aus der Offenin die Schließstellung gebracht werden und umgekehrt. Ein Umrüste" der "Vtentilbetätigung von der Hilfsabsperrung auf die Hauptabsperrung ist nicht erforderlich. Da die Spindelbetätigung von oben erfolgtj läßt sich direkt auf den Vierkant der Betätigungsspindel das bis zur Straßenkappe reichende Verlängerungsgestänge aufsetzen.

Eine UeJ terentwicklung der Erfindung wird im Merkmal des Patentanspruches 2 gesehen, wonach die Zylindernantelachse des Kükens gegenüber der Achse der Lagernuten doppelexzentrisch schräg nach oben versetzt ist. Durch diese Doppelexzentrizität des Zylindermantels gegenüber den Lagernuten drückt der Zylindermantel beim Verdrehen des Kükens aus der Offenstellung in die Schließstellung in zunehmendem Maße von oben auf den Dichtring, der dadurch weiter zusammengepreßt wird und sich in der Schließstellung mit hoher Anpresskraft dichtend gegen den Zylindermantel des Kükens legt. Die doppelexzentrische Vers etzung schräg nach oben unter 45 ° ermöglicht es, daß die beim Drehen des Kükens infolge der Exzentrizität zusätzlich zur Höhenverlagerung unvermeidlich auftretende Seitenverlagerung des Zylindermantels während der ersten 45 °-Drehbewegung in die eine Richtung und während der zweiter 45 °-Drehbewegung in die entgegengesetzte Richtung läuft, so daß sich diese Seil,en Verlagerungen wieder ausgleichen. Dadurch liegt der Zylindermantel des Kükens sowohl in der O.ffe "!stellung als auch in der gepreßten Schließstellung nittig au'" deii. Dichtring auf und die Verformung verteilt sich gleichmäßig über den umfang des Dichtringes-

Dadurch, daß nach Patentanspruch. J die Stirnseite des die Kükenabdichtung bildenden sattelförmigen Endes des Dichtringe.s und der '■-.■ierüber gleitende Rand der einen Zylinderr-antel-Durchbrechung abgerundet sind, legt sich de^:" Dichtring gut am ZyIinderlcükenmantel an und kann die Manteldurohbrenhung bein Verdrehen des Kükens sanft überfahren.

Durch den Einbau von Kunststoff-Schlitzringen als Lagerringe für das Zylinderküken nach Patentanspruch 4 läßt sich das Küken auch noch nach längerer Einbauzeit leicht in den Kunststoffringen verdrehen und durch die Schlitzung können die Ringe einfach in die Lagernuten des Ζ3Ίinderkükenmantels eingesetzt werden.

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Werden alle Innenteile der Anbohrarmatur gemäß Patentanspruch 5 aus korrosionsbeständigen Werkstoffen hergestellt, so wird eine Rostbildung zwischen den Innenteilen sicher vermieden und die einwandfreie Funktion aller sich bewegenden Teile auf Dauer gewährleistet.

Zwecfcuäßigerweise ist das aus Zylindermantel mit Topfboden, Lagernuten und Durchbrechungen gebildete Küken mit dem Zahnkreissegment entsprechend Patentanspruch "6 einteilig aus glasfaserverstärktem Kunststoff gespritzt, wodurch das Küken nicht nur korrosionsbeständig ist sondern sich auch besonders einfach und billig herstellen läßt, '•iir.e zusätzliche Versteifung des einteilig aus Kunststoff gespritzten Kükens läßt sich gemäß Patentanspruch 7 durch angespritzte, in den Topf boden des Kükens einmündende Rippen des Zahnlcreissegments erzielen.

"Durch die Herstellung der Betätigungsspindel und der Spindelmutter aus nichtrostendem Stahl und aus Messing gemäß Patentanspruch 8 wird eine gute korrosionsbeständige Reibpaarung geschaffen, und durch die Anordnung metallischer Anschläge an Spindel und Mutter bzw- nu Arniaturengehäuse vrerden die am Ende der Öffnungs- und Söhließbewegung auftretenden Befeätlgungslcrä^te von diesen Anschlägen •aufgerionxien., so daß von dem aus Kunststoff gespritzten Küken mit dem Zahnlcrelr-segment im wesentlichen nur die bei der Verdrehung des Kükens auftretenden Reibungskräfte am Dichtring aufgenommen zu v/erden brauchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Anbohrarmatur gemäß der Erfindung im Längsschnitt in der linken Hälfte durch die Anbohrmitte und in der rechten Hälfte durch den Zahnsegmentantrieb nach Linie I-I" der Fig. 2,

Fig, 2 die gleiche Anbohrarmatur im Querschnitt nach Linie H-II der Fig- I,

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Fig. 3 die gleiche Anbohrarmatur im Schnitt nach Linie IH-III der Pig. I und

Fig. 4 eine Prinzipskizze der doppelexzentrischen Verlagerung des Zylinderkükenmantels.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Anbohrarmatur besitzt ein gegossenes Armaturengehäuse 1, das mit dem auf die anzubohrende Rohrleitung 2 aufzusetzenden Schellenkörper 3 einteilig ist. Im Innern des Gehäuses 1 ist das Zylinderküken 4 drehbar gelagert, das in seinem Zylindermantel 5 zwei gegenüberliegende kreisförmige Durchbrechungen 6 und 7 besitzt, die im Durchmesser etwas größer sind als das in die Rohrleitung 2 einzubringende Anbohrloch. Das Zylinderküken 4 ist topfförmig ausgebildet, wobei die die Abflußseite bildende Topföffnung 8 frei in den Anschlußgewindering 9 mündet, in den die von der Hauptleitung 2 abzweigende, nicht näher dargestellte Anschlußleitung einschraubbar ist.

Der Topfboden Io des Kükens 4 trägt einen Ansatz 11, der als Zahnkreissegment ausgebildet ist. Der Zylindermantel 5 ist an seinen beiden Enden mit Lagernuten 12 und 13 versehen, in die Schlitzringe 14 und 15 aus Kunststoff eingesetzt sind, welche sich an bearbeitete Lagerflächen ΐβ und 17 des Armaturengehäues 1 abstützen, so daß das Küken K um die waagerechte Achse 1.8 drehbar ist. Das aus dem Zylindermantel 5 mit den Durchbrechungen 6, 7 und den Lagernuten 12, 13 s owie dem Topfboden Io mit Zahnkreissegment 11 und der Topföffnung gebildete Zylinderküken 4 ist einteilig aus glasfaserverstärktem Kunststoff gespritzt. Zur Versteifung münden vom Zahnkreissegmet 11 ausgehende,angespritzte Rippen 19 in den Topfboden Io des Kükens ein.

Außerhalb der Anbohrachse 2o ist senkrecht im Armaturengehäuse 1 eine Betätigungsspindel 21 aus nichtrostendem Stahl nichtsteigend gelagert, deren Gewinde 22 in eine Spindelmutter 23 aus Messing eingreift. Die Spindelmutter 23 trägt an ihrer zum Zahnkreissegment 11 des Küker.s ^ Gerichteten Seite einen Zahns tangenteil 2)\, dessen Zähne in d.'e Zähne ?.^r: der, Zahnkmi rsegments Il antriebsartic eingreifen.

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Die obere Stirnfläche 27 und die untere Stirnfläche 28 der Spindelmutter 23 bilden metallische Anschläge zur Begrenzung der Öffnungsund Schließbewegung des Zylinderkükens 4. Die obere Stirnfläche 27 stützt sich hierbei am Bund 29 der Betätigungsspindel 21 als Gegenfläche ab und die untere Stirnfläche 28 legt sich als Anschlag gegen die im Armaturengehäuse 1 eingesetzte Haltescheibe 30.

In den Gehäusedurchgang 3I ist ein als gummi elastisches Rohrstück ausgebildeter Dichtring 32 eingesetzt, dessen oberes Ende 33 am Zylindermantel 5 des Kükens 4 dichtend anliegt. Zu diesem Zweck ist das obere Ende des Dichtringes 32 sattelförmig ausgebildet und an seiner Stirnseite abgerundet. Die kreisförmige Durchbrechung 6 des Zylindermantels 5> die über das sattelförmige Ende 33 des Dichtringes 32 gleitet, weist ebenfalls einen abgerundeten Rand 34 auf. Im Bereich des Gehäusedurchganges ist eine metallische Versteifungsbuchse 35 in den Dichtring 32 einvulkanisiert. Diese metallische Versteifungsbuchse 35 besitzt einen InnenvorspiTing 36, der nach innen etwas aus dem Dichtring 32 hervorsteht und se eine Führung für das Anbohrwerkzeug bildet. Der Dichtring 32 ist durch einen in eine Nut 37 des Genausedurchganges 31 eingreifenden Nocken 38 in seiner Einbaulage fixiert und bildet gleichzeitig auch die Abdichtung zwischen dem Schellenkörper 3 der Anbohrarmatur und der anzubohrenden Rohrleitung 2. Hierfür besitzt der im Gehäusedurchgang 3I eingesetzte Dichtring 32 an seinem unteren Ende einen flanschartigen Ansatz 39* der auf seiner zur Rohrleitung 2 gerichteten Seite mit einer stark vorspringenden, halbkreisförmigen Ringwulst 4o versehen ist, damit Wandstärkenunterschiede der Rohrleitung ausgeglichen werden können.

Die Pig. 4 zeigt die doppelexzentrische Verlagerung der Achse 4l des Zylindermantels 5 gegenüber der Achse l8 der Lagernuten 12, I3 des Kükens in der Hahnoffenstellung und in der Hahnschließstellung. In der Hahnoffenstellung ist die Achse 41 des Zylindermantels 5 gegenüber der Achse l8 der Lagernuten unter 45 schräg nach oben versetzt und der Zylindermantel 5 liegt entsprechend der voll gezeichneten Mantellinie gleichmäßig an dem sattelförmigen Ende 33 des Dichtringes 32 an. Während der 90 °-Drehbewegung des Kükens aus der Offen- in die Schließstellung um die Achse l8 wandert die Achse 4l des Zylinder-

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mantels 5 nach unten bis in die Stellung 4l', wobei die Außenfläche des Zylindermantels die gestrichelte Stellung 5¹ einnimmt. In dieser Schließstellung hat der Zylindermantel 5' das sattelförmige Ende 33 des Dichtringes 32 auf dem ganzen Umfang gleichmäßig weiter zusammengepreßt, so daß eine hohe Anpresskraft und eine gute Abdichtung erzielt wird.

Durch die Verla gerung der Zylindermantelachse 41 unter 45°schräg nach oben wandert diese Achse während der ersten 45 °-Drehbewegung zu-

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sätzlich zur Abwärtsbewegung nach außen während der zweiten 45 -Drehbewegung zusätzlich zur weiteren Abwärtsbewegung wieder nach innen, so daß auch in der gepreßten Schließstellung der Zylindermantel 5 mittig auf der KUkenabdichtung 33 aufliegt.

FUr den Anbohrvorgang ist die Anbohrarmatur nach dem Anschrauben an die Rohrleitung 2 durch Betätigung der Spindel 21 in die Hahnoffenstellung zu bringen, wodurch die Durchbrechungen 6 und 7 des Zylinderkükenmantels 5 senkrecht übereinander liegen. Nach Abnehmen der Verschlußkappe 42 kann das Bohrwerkzeug in das Armaturengehäuse 1 eingeführt werden, wobei der Bohrer frei durch die Durchbrechungen 6 und 7 hindurchgeführt wird und sich an dem Innenvorsprung 36 der metallischen Versteifungsbuchse 35 führt. Nach Beendigung des Anbohrvorganges wird das Anbohnrerkzeug wieder entfernt und das Hahnküken über den Zahnsegmentantrieb 11, 24 durch Drehen der Betätigungsspindel 21 in die Schließstellung gebracht. Nach Aufsetzen der Verschlußkappe 42 wirkt.das Küken als Hauptabsperrung und kann durch Betätigung der Spindel 21 die Anschlußleitung freigeben oder verschließen, wobei das Strömungsmedium über den Gehäusedurchgang 31 und die Zylindermantel-Durchbrechung 6 sowie die Topföffnung 8 in den Anschlußgewindering 9 und anschließend in die Anschlußleitung strömt.

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Claims

BOPP& REUTHER GMBH MANNHEIM-WALDHOF

PATENTABTEILUNG

Patentansprüche

Anbohrarmatur für unter Druck stehene Rohrleitungen mit einem Hahn als Absperrorgan., dessen im Arn.a turengehau.se drehbar gelagertes Küken sowohl zur Hilfsabsperrung nach dem Anbohrvorgang als auch zur Hauptabsperrung der von dem Armaturengehäuse abzweigenden Anschluß leitung dient j wobei der Gehäusedurchgang zum Küken hin durch einen im Gehäuse gelagerten und au» Küken anliegenden Dichtring abgedichtet ist., dadurch gekennzeichnet., daß

a) als Absperrorgan e.in Zylinderhahn vorgesehen ist, dessen top f form ig ausgebildetes Küken (^) in seine::: Zylindermantel (?) zwei gegenüberliegende kreisförmige, l::i Durchmesser größer als das Anbohrloch bemessene Durchbrechungen (6,7) aufweist,

b) der Zylindermantel (5) des Kükens ('+) über Lagernuten (12, Ij5) oder -bunde an seinen beiden Enden waagerecht mit zur Anschlußleitung (9) zeigender, die Abflußseite bildender Topföffnung (8) im Armaturengehäuse (l) drehbar gelagert ist,

c) der die Antriebsseite bildende Topfboden (lo) des Kükens (4) einen Ansatz (ll) trägt, der als Zahnkrsissegment für eine 9o -Drehbewegung ausgebildet ist,

d) eine nichtsteigende und außerhalb' der Anbohrachse (2o) im Armaturengehäuse (l) senkrecht gelagerte Betätigungsspindel (21) mit ihrem Gevrinde (22) in eine außen mit einem Zahnstangenteil [2K) versehene Spindelmutter (23) eingreift, deren Zähne (25) antriebsartig mit den Zähnen (26) des am Küken (K) sitzenden Zahnkreissegments (ll) zusammenwirken.

2. Anbohrarmatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (Kl) des Zylinderkükenmantels (5) gegenüber der Achse (l8) der Lagernuten (12, 13) oder -bunde in der Hahnoffenstellung doppelexzentrisch unter etwa K5 ° zur

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einen oder anderen Seite schräg nach oben versetzt ist, wobei die Drehachse des Zahnkreissegments (11) mit der Achse (l8) der Lagernuten 0-2, 13) oder -bunde fluchtet.

3- Anbohrarmatur nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge kennzeichnet, daß als Dichtring ein im Gehäusedurchgang (31) eingesetztes gummielastisches Rohrstück (^2) vorgesehen ist, dessen oberes am Zylinderkükenmantel (5) anliegendes und die Kükenabdichtung bildendes sattelförmiges Ende {33) an seiner Stirnseite abgerundet ist und der hierüber gleitende Rand {3h) der einen kreisförmigen Durchbrechung (6) des Zylinderkükenmantels (5) ebenfalls eine Abrundung aufweist.

4. Anbohrarmatur nach den Ansprüchen 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß in die an den Enden des Zylinderkükenmantels (5) vorgesehenen Lagernüten (12, Ij5) Schlitzringe (14, 15) aus Kunststoff als Lagerringe eingreifen, die sich an Lagerflächen (ΐβ, 17)des Armaturengehäuses (l) abstützen.

5- Anbohrarmatur nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzei chnet, daß die Innenteile (4, 11, 21, 2.3, 24) der Anbohrarmatur aus korrosionsbeständigen Werkstoffen bestehen.

6. Anbohrarrnatur nach den Ansprüchen 1 bis 5.» dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Zylindermantel (5) mit Topfboden (lo), Topföffnung (8), Lagernuten (12, 13) oder -bunden und Durchbrechungen (6, 7) gebildete Küken (4) mit dem Zahnkreissegment (ll) einteilig aus glasfaserverstärktem Kunststoff ge,-spritzt ist.

7- Anbohrarmatur nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnkreissegment (11) durch in den Topfboden (lo) des Kükens (4) einmündende Rippen (19) versteift ist.

8. AnbohrarTiatur nach den Ansprüchen 1 bis J, dadurch ge- ' k e η η ζ e ic h η e t, daß die Betätigungsspindel (21) aus nicht-

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rostendet-η Stahl und du" e den Zahnstangenteil (24) tragende Spindelnutter (23) aus Messing besteht und die Stirnflächen (27, 28) der ■ Spind e-lmutter in Verbindung mit Gegenflächen (29, 30) . an;,Ar:naturengehäuse (l) und/oder an der Betätigungsspindel (21) metallische Anschläge zur Begrenzung der Öffnungs- und Schließbewegung des Kükens (4) bilden.

9. Anbohrarmatur nach den .Ansprüchen 1 bis Q, d a d u r c h g e 1: e η η % e i c h η e tj daß in¹ Bereich des Gehäusedurchganges (JO) eine metallische. Verstei fungsbuclise (35) in den Dichtring (32) e.i η vulkanisiert ist, deren Innermantelflache (36) ganz oder teilweise gegenüber der Dichtringinnenflache nach innen aus dem Dichtring (32) hervorsteht und eine Führung für das Anbohrvrerkseug bildet.

Ic. AnbohrariPatur nach' den Ansprüchen 1 bis 9, d a d u r c h g e .1: e η η ζ e i e h η e t, daß der Dicht ring (32) durch einen oder mehrere in Nuten (37) des Gehäusedurchganges (Jl) eingreifende Nocken (38) in seiner Sinbaulage fixiert :st.

.11.- Anbohraririatur nach den Anspriichen 1 bis lo, d a d u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t. daß der als gummielastisches Rohrstück ausgebildete^ im Gehäusedurchgang (3I) eingesetzte Dichtring (32) an seinem unteren Ende einen flanschartigen Ansatz (39)" zum Abdichten des auf die Rohrleitung (2) aufgesetzten und das Anbohrloch umgebenden Schellenkörpers (3) trägtj der auf seiner zur Rohrleitung (2) gerichteten Seite mit einer stark vorspringenden, halbkreisförmigen Ringwulst (4o) versehen ist*

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