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Klemmwalzenpaar, insbesondere Ausgangswalzenpaar, für Streckwerke
von Spinnereimaschinen Die Erfindung bezieht sich auf Klemmwalzenpaare, insbesondere
das Ausgangswalzenpaar, bei Streckwerken von Spinnereimaschinen, insbesondere Vor-
und Feinspinnmaschinen.
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Bei allen Streckwerken ist es erwünscht, vor allem den Abstand zwischen
dem letzten Führungsorgan im Verzugsfeld und dem vorderen Lieferzylinder möglichst
klein zu halten, um auch die kurzen Fasern unter Kontrolle zu halten und sie am
»Schwimmen« zu hindern. Die Verkürzung des Durchzugsabstandes hängt aber geometrisch
von den Begrenzungsflächen der beteiligten Organe ab, so daB ihr mit Rücksicht auf
die konstruktiven Notwendigkeiten, die insbesondere durch die statischen und dynamischen
Beanspruchungen der Organe gegeben sind, Grenzen gesetzt sind. Man hat zwar durch
verschiedene konstruktive Kunstgriffe versucht, diese Grenzen zu umgehen, doch nur
mit geringem Erfolg.
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So hat man beispielsweise schon vorgeschlagen, möglichst geringe Durchzugsabs.tände
durch Verringerung der Krümmungsxadien der Durchzugswälzchen zu erreichen oder die
Fasern mittels endloser, über schmale Schienen geführter Bänder möglichst nahe an
die Klemmlinie der Verzugsklemmwalzenpaare heranzuführen. Die angestrebte
Verkürzung
des Durchzugsabstandes gegenüber einem Klemmwalzenpaar scheiterte bisher an den
konstruktiven Vorbedingungen, denen das Klemmwalzenpaar zu genügen hat, insbesondere
an den durch ihre Belastungsfähigkeit bedingten zu großen Walzen- bzw. Zylinderdurchmessern.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Klemmwalzenpaar, insbesondere
ein Ausgangswalzenpaar, für Streckwerke von Spinnereimaschinen zu schaffen, das
ein weitergehendes Herabsetzen des Abstandes von dem zunächst liegenden Faserführungs-
und förderungsorgan des Streckwerkes zuläßt, als es mit den bisher bekannten Vorrichtungen
erzielbar ist.
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Die Erfindung besteht darin, daß die eine der beiden Ausgangswalzen
oder gegebenenfalls auch beide Walzen als nadel- oder drahtartige dünne Stifte ausgeführt
sind, die durch mindestens eine Walze mit von der zugehörigen Walze hinweg zunehmendem
Durchmesser abgestützt sind. Zum Verhindern des Wickelns von Fasern um die dünnen
Klemmwälzchen sind die Klemmwalzenaggregate von einem Riemchen umschlungen, oder
die Stützwalze wird mit die Wickelbildung auf der gestützten Walze verhindernden
Reinigungsbelägen versehen, etwa derart, daß ein Reinigungsbelag in eine Ausdrehung
der Stützwalze so eingefügt ist, daß seine Oberfläche mit der Stützwalzenoberfläche
eine geschlossene Zylinderumfangsfläche bildet. Des weiteren kann die Stützwalze
in an sich bekannter Weise aus faserabstoßendem Werkstoff bestehen.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung in mehreren Ausführungsbeispielen
dargestellt.
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Fig. i zeigt einen Teil eines Doppelriemchenstreckwerks bekannter
Bauart in schematischer Seitenansicht; Fig. 2 veranschaulicht die Anwendung der
Erfindung auf den Streckwerksteil nach Fig. i, ebenfalls in schematischer Seitenansicht;
Fig. 2 a ist eine Längsansicht zu Fig. 2, teilweise geschnitten; Fig. 3 ist eine
bevorzugte Ausführungsform der Erfindung mit zwei Stützwalzen im Längsschnitt, und
Fig. q. ist ein Querschnitt zu Fig. 3; Fig. 5 und 6 -sind schaubildliche Ansichten
der Ausführungsform nach Fig. 3 und q.; Fig. 7 zeigt die Lagerung eines Stützwalzenaggregats
als Unterwalze in der Maschine, während Fig. 8 die Vorderansicht eines Stützwalzenaggregats
als Oberwalze zeigt-, Fig. 9 zeigt die Anwendung der Ausführungsform nach Fig. 3
bis 6 auf die Ausgangsunterwalze eines Streckwerkes; Fig-, io zeigt dieselbe Ausführungsform
in Seitenansicht in Anwendung auf die Ausgangsoberwalze eines Streckwerkes; Fig.
i i ist die Seitenansicht einer anderen Ausführungsform als Ausgangsoberwalze;
Fig. i2 zeigt die Seitenansicht eines Streck-Werkes, bei dem die Erfindung auf das
Ausgangswalzenpaar und die Mittei- und Durchzugwalzen angewendet ist; Fig. 13 zeigt
die Lagerung der Unterwalzen nach Fig. 12 in einem gemeinsamen Lagerschild.
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Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche Teile.
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Fig. i erläutert das der Erfindung zugrunde liegende Problem an dem
Beispiel eines Doppelriemchenstreckwerkes. Aus den eingangs geschilderten Gründen
ist es erwünscht, den Abstand a, zwischen der Durchzuglinie A, in der der Faserstrang
F das Durchzugorgan, hier die Riemchen R1 und R2, verläßt, und der Klemmlinie B
des Ausgangszylinderpaares Z1 und Z2 so kurz wie möglich zu halten; denn je kürzer
d ist, desto besser sind die Fasern, auch die kurzen, geführt, .um so geringer ist
somit der Anteil an »schwimmenden« Fasern.
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Die Möglichkeit, die Durchzugorgane R1 und R, dem Ausgangswalzenpaar
Z1 und Z2 zu nähern, d. h. den Durchzugäbstand a zu verkürzen, hängt ersichtlich
geometrisch von den Begrenzungsflächen der beteiligten Körper, d. h. praktisch von
den vier benachbarten Krümmungsradien ab, nämlich dem Radius r1, der Unterriernchenumlenkung,
dem Radius r2 der Oberriemchenumdenkung, dem Radius r3 der Ausgangsunterwalze Z2
und dem Radius r4 der zugehörigen Druckwalze Z1. (Bei Einriemchen- oder Walzendurchzugstreckwerken
treten sinngemäß die Radien. der entsprechenden Unter- und Oberwalen für r1 und
r2 ein.) Die Problematik bei Verminderung des Radius r1 der Unterriemohenumlenkung
liegt im wesentlichen darin, daß das meist angetriebene Unterriemchen unter mechanischer
Spannung steht. Bei Verwendung einer beiderseits gelagerten Umlenkwalze wird diese
also auf Biegung beansprucht. Man hat daher unter Verzicht auf eine umlaufende Umlenkwalze
das Riemchen an dieser Stelle, wie aus Fig. i ersichtlich, um eine feststehende
Umlenkkante herumgeführt, wodurch der äußere Krümmungsrad-ius des Leders auf wenige
Millimeter im erwünschten Sinne verringert werden konnte. Dafür aber mußten die
Nachteile einer gleitenden Reibung des Riemchens R1 an der scharfgekrümmten festen
Kante -in Kauf genommen werden, was insofern besonders unerwünscht ist, als eben
das Unterriemchen unter Antriebsspannung steht.
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r2, der Krümmungsradius des Oberriemchens, das, meist locker sich
vorwölbend, um eine ebenfalls feststehende Kante herumläuft, dürfte etwa bei q.
bis 5 mm liegen, eine Größenordnung, die auch bei Verwendung eines oberen Belastungswälzchens
bei Einriemchenstreckwerken nicht unterschritten wird.
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Mit diesen Kunstgriffen konnte bei den üblichen Durchzugstreckwerken,
wie aus Fig. i auch etwa maßstäblich hervorgeht, aus rein geometrischen Gründen
der Durchzugabstand a bestenfalls auf etwa 16 mm, meist jedoch 18 mm und mehr, vermindert
werden, auch wenn die Radien r3 und r4 der Lieferzylinder so klein bemessen werden,
wie in Fig. i geschehen. Es leuchtet aber ein, daß eine weitere Verkürzung von a
nur möglich ist, wenn
man mindestens einen der Radien r3 oder r4.
verkleinert. Wenn das bislang trotz des zu erwartenden Gewinns an Garngleichmäßigkeit
nicht geschah, so im wesentlichen wegen der folgenden Schwierigkeiten i. Die Ausgangsunterwalze
Z2 wird angetrieben und muß über die ganze Maschinenlänge hinweg tangential an ihr
angreifende Kräfte übertragen. Sie muß also die erforderliche Torsionsfestigkeit
und -steifigkeit, d. h. ausreichenden Durchmesser haben. Auch Torsionsschwingungen
dürfen nicht auftreten.
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2. Die Ausgangsunterwalze Z2 wird an jeder Spinnstelle durch die positiv
belasteten Druckwalzen Z1 auf Biegung beansprucht, muß also auch das erforderliche
Trägheitsmoment haben, um sich nicht in unzulässiger Weise durchzubiegen.
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3. Sowohl bei der Ausgangsunterwalze Z2 "wie auch bei der auf ihr
abrollenden Druckwalze Z1 sind der Durchmesserverminderung durch die mit abnehmendem
Durchmesser zunehmende Wickelgefahr Grenzen gesetzt.
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q.. Durch eventuelle weitere Verminderung der Durchmesser der Ausgangswalzen
Z1 bzw. Z2 darf die Möglichkeit eines Aufbringens des zum Verzug erforderlichen
positiven Klemmdruckes zwischen beiden nicht in Frage gestellt werden.
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Die Erfindung löst das Problem auf einfache Weise, ohne daß sie die
eben geschilderten Schwierigkeiten im Gefolge hat. Sie besteht darin, mindestens
zwei Walzen zu einem Stützwalzenaggregat zusammenzufassen, wobei eine Walze kleineren
Durchmessers das Fasergut erfaßt, während die andere größeren Durchmessers als Stützelement
für die erste Walze dient. Ein derartiges Aggregat nimmt im Streckwerk die Stelle
der bisherigen Einzelwalzen eiri, so daß dort, wo es eingesetzt wird, der bisher
große Durchmesser zugunsten eines weit kleineren verlassen werden kann.
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Die Fig. 2 und 2 a veranschaulichen das Prinzip in seiner einfachsten
Form. Die Ausgangswalze Z2 der Fig. i ist hier durch das Walzenaggregat 1,.2 ersetzt,
bei dem die Walze i geringeren Durchmesser als die Walze 2 hat und weit geringeren
Durchmesser als die übliche Ausgangswalze Z2. Die Walze i mit dem kleineren Durchmesser
erfaßt das Fasergut genau wie die bisherige Ausgangswalze Z2, während die stärkere
Walze :2 als Stütz-und Antriebswalze für die Walze i dient. Die Mitnahme der Walze
i durch Walze 2 kann durch rein rollende Reibung, aber auch durch Riffelung oder
Zahneingriff von i und 2 erfolgen. Die Laufrichtung der Walze 2 ist natürlich derjenigen
der Walze i entgegengesetzt. Beide Walzen sind z. B. in gemeinsamen Lagerhaltern
5 gelagert, die durch Anschläge 5" gegen Verdrehen gesichert sind.
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Wie aus Fig. 2 ersichtlich, läßt sich mit Hilfe des Walzenaggregats
i, 2 der Abstand a zwischen den Klemmlinien der Streckwerksorgane R1 und R2 einerseits
sowie Z1 und i andererseits gegenüber dem bisherigen Abstand (nach Fig. i) herabsetzen.
Fig. 2 a läßt weiterhin erkennen, wie die große Stützwalze 2 zugleich zum Reinigen
bzw. zur Wickelabnahme von Walze i dienen kann. Unterhalb der Klemmstelle des Fasergutes
sind in Walze 2 flache Eindrehungen, angebracht, die mit Putzorganen 2' (wie z.
B. Putzwalzenbelag oder Bürsten oder Kratzenband) versehen sind, so daß sie Wickel,
die sich an der Walze i bilden wollen, bereits nach etwa einer halben Umdrehung
der Walze i übernehmen. Walze .2 kann andererseits auch - mit oder ohne Eindrehung
- aus faserabstoßendem Material bestehen.
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Das in Fig. 2 und 2 a in seiner Anwendung als Ausgangsunterwalze dargestellte
Zweiwalzenaggregat kann ebensogut auch als Ausgangsoberwalze an Stelle der einfachen
Oberwalze Z1 verwendet werden, und zwar im Zusammenwirken mit einer einzelnen Unterwalze
Z2 oder auch einem Unterwalzenaggregat i, z. Bei Verwendung als Oberwalze sind die
beiden Seitenhalter oder Lagerschilde 5 des Aggregats durch eine Querstange starr
miteinander zu verbinden.
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Um der Notwendigkeit zu entgehen, die Laufrichtung der Antriebswalze
2 umzukehren, wird zweckmäßig eine ungerade Zahl von Walzen von abnehmendem bzw.
zunehmendem Durchmesser zu Walzeneinheiten zusammengeschlossen, wie es durch die
folgenden Figuren verdeutlicht wird. Am vorteilhaftesten ist das Vereinigen von:
drei Walzen zu einer Einheit, von denen jeweils die stärkere Walze die schwächere
abstützt.
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In Fig. 3 und q. ist ein solches Dreiwalzenaggregat dargestellt. Die
in einer Ebene übereinander angeordneten Walzen i, 2 und 3 sind von einem Laufband
q. aus Gummi, Leder oder anderem geeignetem Natur- oder Kunststoff umschlungen.
Dabei wird die kleinste Walze i von der benachbarten Walze 2 und diese wiederum
von der Walze 3 gestützt.
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Bei einfachster Anordnung liegen die Achsen der drei Walzen in einer
Ebene. Walzen i und 3 laufen gleichsinnig mit dem umhüllenden Band ¢ um, die dazwischenliegende
Walze 2 läuft demnach gegensinnig. Die Durchmesser der drei Walzen sind so bemessen,
daß Walze 2 die Bandfläche nicht berührt. Durch eine solche Stützwalzenanordnung
ist die Möglichkeit gegeben, den an der Bemessung der Durchzugstrecke d beteiligten
Krümmungsradius y (Fig. q.) klein zu halten und trotzdem die zurrt Antrieb bzw.
aus Festigkeits- und Steifigkeitsgründen erforderlichen Wellenquerschnitte zur Verfügung
zu stellen. Das umhüllende Band fördert nicht nur den Antrieb der Walzen des Aggregats,
sondern vermindert auch die Wickelgefahr erheblich.
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Die Walzen werden durch Endlager 5 in ihrer Lage zueinander gehalten.
Bei längeren Walzen können Zwischenlager 6 vorgesehen werden, die innerhalb des
Bandes q. liegen können, also von diesem mit umhüllt werden (Fig. 5) oder aber dieses
durchbrechen (Fig. 6).
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Um diese Zwischenlager 6 bei der Montage auf die Antriebswelle 3 aufschieben
zu können, kann man die Lagerhalter entweder teilen oder aber die
Welle
3, wie in Fig. 5 angedeutet, mit Rohrstücken 3a versehen.
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Sind die Endlager 5 ortsfest gelagert (z. B. an den Stanzen), so geben
die Zwischenlager 6 dem gesamten Aggregat Verwindungssteifigkeit. Die Walzen i,
2 und 3 können auch an einer Stelle, an mehreren Stellen oder auf ihrer ganzen Länge
mit einer Verzahnung versehen sein, die bei i und 3 möglichst vertieft, auf 2 dagegen
erhaben angebracht sein kann; damit würde das um die Walzen i und 3 herumlaufende
Band durch die Verzahnung nicht aufgebauscht werden.
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Die Zwischen- und die Endlager 6 bzw. 5 können des weiteren zwecks
Erhöhens der Steifigkeit des Aggregats starr miteinander verbunden werden, beispielsweise
durch eine Verbindungsleiste. Eine solche ist bei Aggregaten mit nur zwei Endlagerhaltern
oder Lagerschilden 5 unerläßlich, wie in Fig. 3 und 4 bei io ersichtlich.
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Stützwalzenzusammenstellungen nach Fig. 2 bis 6 können geschlossene
Einheiten bilden, die man als Konstruktionselemente in die Streckwerke usw. einbauen
kann, etwa wie einen einzelnen Zylinder.
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Die Stützwalzeneinheiten arbeiten im einzelnen wie folgt i. Die Bandspannung
- sofern .eine solche angewendet wird - wird in beliebiger Höhe durch Anpressen
der einen Walze auf die andere, also von dem Aggregat in sich aufgenommen und wirkt
sich infolgedessen nach außen auf irgendwelche Lagerungen nicht aus.
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2. Eine von außen auf die Walze. i in Richtung des Pfeiles wirkende
Belastung P (Fig. 4) wird ganz, mit zunehmendem Lastangriffswinkel a, zu einem kleiner
werdenden Teil von der nächsten Stützwalze :2 und, je nach Lagerung in den Haltern,
auch von der Stützwalze 3 aufgenommen.
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3. Grundsätzlich kann jede der drei Walzen angetrieben werden. Im
allgemeinen wird Walze 3 angetrieben, weil hier der Durchmesser und damit der Umschlingungswinkel
des Laufbandes atn größten, dessen Mitnahme daher am besten ist.
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4. Zwischen den Walzen i, 2 und 3 herrscht unter Einwirkung der Laufbandanspannung
oder äußerer Kräfte im Sinne des Pfeiles P (Fig. 4) rein wälzende Reibung. Durch
diese Wälzreibung und durch die Haftreibung des umschlingenden Bandes laufen z.
B. bei Antrieb der Walze 3 -die anderen einwandfrei mit, auch unter Last.
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Ob und in welcher Größe Reibung in den Lagerstellen der Walzen z,
2 und 3 irr den End- und Zwischenhaltern bzw. Lagerschilden 5 und 6 (Fig. 3 bis
6) auftritt, die zum Teil auch mit Wälzlagern versehen werden können, hängt ab von
der Richtung der äußeren angreifenden Kraft, also dem Winkel a (Fig. 4) und von
der Funktion., die das Stützwalzenaggregat gerade übernehmen soll. Greift die Kraft
P unter dem Winkel a = O'an; so wird sie praktisch vollkommen durch die angrenzenden
Stützwalzen aufgenommen; in den Lagerstellen der End- und- Zwischenhalter bzw. Lagerschilde
5 bzw. 6 tritt dann lediglich die geringfügige Beanspruchung auf, die durch Halterung
der einzelnen Walzen in ihrer Lage zueinander erzeugt wird, sofern Welle 3, wie
in Fig. 7 angedeutet, z. B. in den Zylinderlagern der Maschine (Stanzen
15) gelagert ist.
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Wird dagegen ein solches Aggregat z. B. als Oberwalze verwendet und
dabei die äußere Kraft P etwa gemäß Fig. 8 über das Verbindungsstück iö bzw. die
Endhalter oder Lagerschilde 5 in das Aggregat eingeleitet, so wird P zum Teil über
die Lager der Walzen 3, 2 und i, andernteils über die Stützwalzen 3, 2 und i zur
Klemmlinie B geleitet. Durch diese Kraftverzweigung, die man durch Formgebung der
Lagerlöcher in den Lagerschilden 5 z. B. noch beeinflussen kann, wird in jedem Falle
erreicht, daß erstens die kleinste Walze i gestützt ist und zweitens ihre Lagerstellen
in den Lagerschilden niedriger beansprucht sind, als wenn die Walze i lediglich
in den Lagerschilden 5 gelagert wäre ohne anschließende Stützwalzen.
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Ein solches Stützwalzenaggregat gestattet also, Zylinder von kleinem
Krümmungsradius »unter positiven Klemmdruck zu setzen-ohne Gefahr unzulässiger Durchbiegung,
mit der Möglichkeit zum Antrieb und ohne zusätzliche Wickelgefahr. Die glatten äußeren
Umhüllungsflächen des Aggregats bieten vielmehr gute Absaugemöglichkeiten.
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Diese Stützwalzeneinheiten können an den verschiedensten Stellen in
die Streckwerke von Spinn-und Vorspinnmaschinen eingesetzt werden, um den Durchzugabstand
zu verringern. Fig.9 bis i2 zeigen Beispiele hierfür. Dabei sind zu Vergleichszwecken
etwa der gleiche Maßstab und, soweit angängig, die gleichen Abmessungen wie in Fig.
i gewählt. Die sich ergebende Verkürzung des Durchzugabstandes a hat in diesen Skizzen
jedoch nur relative, nicht absolute Bedeutung. Für andere Durchzugstreckwerke ergeben
sich also, je nach den geometrischen Verhältnissen, andere absolute Werte für d
bzw. für die zu erzielenden Verkürzungen.
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Fig. 9 zeigt ein Stützwalzenaggregat in einem Streckwerk als Ausgangsunterwalze.
Angetrieben wird hierbei Welle 3. Ein Vergleich mit Fig. i läßt die Abnahme von
a erkennen.
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Fig. io zeigt ein Oberwalzenaggregat auf einer normalen Ausgangsunterwalze,,
wobei außer der Ausgangsunterwalze Z2 auch Welle 3 des Oberwalzenaggregats angetrieben
wird. Auch in diesem Falle vermindert sich der Durchzugabstand a gegenüber der normalen
Oberwalze Z1 nach Fig. i.
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Bei Oberwalzen-Stützwalzen-Aggregaten mit angetriebener Achse ist
die Möglichkeit des Absattelns und des Reinigens während des Betriebes wichtig.
Grundsätzlich sind zwei Anordnungen möglich; Fig. io zeigt ein während des Betriebes
abnehmbares Oberwalzen-Stützwalzen-Aggregat. Der Antrieb erfolgt über die durchgehende
Welle i i, von der jede Oberwalze über das Zahnradpaar 7, 8 oder über entsprechende
Reibrollen, angetrieben wird. Mittels der Hakenhalter g kann der Druckroller während
des Betriebes über die Welle i i eingehängt
werden, womit der Eingriff
des -Zahnrad-(oder Reibrollen-) paares 7, 8 gewährleistet ist. Die Belastung erfolgt
in Richtung des Pfeiles P.
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Fig..ii zeigt eine Druckwalzenanordnung mit vier Walzen, von denen
die angetriebene Walze 3 über die Maschinenlänge durchgeht, während die übrigen
Walzen durch Reibung aufeinander und durch die Haftreibung des umschlingenden Bandes
4 mitgenommen werden. Dieses Oberwalzen-Stützwalzen-Aggregat ist während des Betriebes
um Welle 3 schwenkbar. Die Belastung erfolgt in Richtung-des Pfeiles-P. Die LastP
wird in diesem Falle über die Lagerzapfen von Walze 2 auf die Walzen 2 und i geleitet.
Auch in diesem Falle ergibt sich eine Verminderung des Durchzugabstandes a.
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Die Oberwalzen-Stützwalzen-Aggregate gemäß Erfindung können jedoch
auch ohne eigenen besonderen Antrieb eingesetzt werden wie übliche Oberwalzen. Mitnahme
erfolgt dann also lediglich durch Anpressen an. den Unterzylinder.
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Fig. 12 zigt schließlich die Verwendung von vier Stützwalzeneinheiten
in ein und demselben Streckwerk, wobei sich ein besonders geringer Durchzugabstand
ca ergibt. Angetrieben werden hierbei die Unterwalzen 3 und 3a, gegebenenfalls auch
die Oberwalzen 3b und 3,. Durch den Ersatz der Doppelriemchen R1 und R2 mit festen
Umlenkkanten gemäß Fig. i ergibt sich bei der Ausführung nach Fig.-12 der große
Vorteil, daß die Riemchen um rotierende, von Walze 2, bzw. 2b aus wälzend angetriebene
Walzen i" bzw. lb gezogen werden, Schlupf und Verschleiß durch gleitende Reibung
also vermieden sind.
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Die Lagerschilde der beiden unteren Aggregate in Fig. 12 können zu
jeweils einem Lagerschild 13 zusammengefaßt werden, wie Fig. 13 veranschaulicht,
so daß diese beiden Stützwalzenaggregate in den beiden stärksten angetriebenen Wellen
3 und 3a sicher hängen. Das untere Band kann., wie Fig. 12 zeigt, auch bei Verwendung
eines Stützaggregats mit einer Spannwalze 12 versehen werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt.
Sie läßt sich bei allen Streckwerksbauarten der Spinnerei und Vorspinnerei, gegebenenfalls
auch nachträglich, anwenden, bei denen ein Herabsetzen der Durchzugabstände zwischen
den Streckwerksorganen bisher auf konstruktive Schwierigkeiten wegen der nicht unterschreitbären
Zylinderdurchmesser stieß. Die Aufteilung eines großen Durchmessers in mehrere sich
abstützende kleine Durchmesser ist für die Erfindung wesentlich.