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Die
Erfindung betrifft einen Dübel zur Verwendung in einer
mit einer oberen und unteren Deckplatte ausgestatteten Leichtbauplatte
aus einem mit einem Boden versehenen Zylinderkörper, einem
Verdrängerkörper und einem mit Sollbruchstellen
ausgestatteten Klebstoffbehälter, wobei der Zylinderkörper mindestens
zwei Hintergriffselemente aufweist, die durch das Einschieben des
Verdrängerkörpers in eine Bohrung der Leichtbauplatte,
die obere Deckplatte hintergreifend, aufgespreizt werden und wobei der
Klebstoffbehälter in einem mit mehreren Öffnungen
versehenen Innenraum des Zylinderkörpers sitzt.
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Die
Leichtbauplatten, oft auch als Sandwichplatten oder Wabenplatten
bezeichnet, haben im Möbelbau in der Regel formsteife Decklagen
aus Dünnspanplatten, mittel- oder hochdichten Faserplatten, Sperrholz-
oder Hartfaserplatten. Die Sandwichplatten haben dabei als Mittelschicht
bzw. Stützkern z. B. Polyurethan-Schaum oder Polystyrol.
Bei den Wabenplatten werden als Zwischenlagen oft Wellstegeinlagen
oder sog. expandierte Honigwaben eingesetzt. Die meisten Leichtbauplatten
haben eine Rohdichte, die unter 500 kg/m3 liegt.
Werden für die Zwischenlage keine brandhemmenden Aluminiumschäume
oder Blähglas verwendet, liegt die Rohdichte unter 350
kg/m3. Zum Vergleich beträgt die Rohdichte
einer unbeschichteten Spanplatte ca. 600 bis 750 kg/m3.
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Sollen
an Leichtbauplatten Beschläge, z. B. durch Anschrauben,
befestigt werden, hat man das Problem, dass die Befestigungsmittel
in der Regel nur an der relativ dünnen oberen Decklage
bzw. Deckplatte Halt finden.
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Dazu
wird in der
DE
10 2008 010 730 A1 ein mindestens zweiteiliger Dübel
beschrieben, bei dem mindestens zwei größere Dübelbauteile
während der Dübelmontage ineinander geschoben
werden. Ein zumindest bereichsweise topfförmiges Bauteil
hat hierbei die Funktion eines Zylinders, während ein zapfenartiges
Bauteil die Funktion eines Kolbens übernimmt. Im Boden
des topfförmigen Bauteils liegt eine Klebstoffpatrone,
die beim Zusammenschieben der beiden genannten Dübelbauteile
oben und unten aufreißt.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Klebedübel
für Leichtbauplatten zu entwickeln, der bei einfacher Montage
fest, sicher und dauerhaft in der Leichtbauplatte hält.
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Das
Problem wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Dabei ist der befüllte Klebstoffbehälter im Handelszustand
im Zylinderkörper zwischen dem Boden und dem Verdrängerkörper
angeordnet. Der Verdrängerkörper und der Zylinderkörper weisen über
einen Teilbereich ihrer Länge eine Wellen-Naben-Verbindung
auf, um eine drehstarre längsbewegliche Kupplung zu bil den.
An der Außenseite des Bodens ist mindestens ein Räumsteg
angeordnet.
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Mit
der Erfindung wird ein sog. hydraulischer Klebedübel vorgestellt,
der im Prinzip wie eine Zylinder-Kolben-Einheit aufgebaut ist. Im
Handelszustand ist der Zylinder mit einem in einem Ein- oder Mehrkammerbehälter
bevorrateten fließfähigen Klebstoff befüllt.
Wird nun der Klebedübel in eine Bohrung einer Leichtbauplatte
gesteckt und dort der Verdrängerkörper in den
Zylinderkörper geschoben, wird zunächst der Klebstoffbehälter
oben durch den Verdrängerkörper aufgestoßen.
Der in den Klebstoffbehälter eindringende Verdrängerkörper
verdrängt den Klebstoff entgegen der Bewegungsrichtung
des Verdrängerkörpers in den Bereich unterhalb
der oberen Deckplatte. Bei der weiteren Vorwärtsbewegung
des Verdrängerkörpers drückt dieser den
Klebstoffbehälter so gegen den Zylinderboden, dass der
Klebstoffbehälter unten aufreißt. Der Verdrängerkörper schiebt
nun einen restlichen Klebstoff durch Öffnungen des unteren
Zylinderbereichs in den um das untere Dübelende gelegenen
Bereich. Bei der Vorwärtsbewegung des Verdrängerkörpers
wird der noch fließfähige Klebstoff über
Bohrungen oder Kanäle dorthin geleitet, wo er zum Halten
des Dübels in der Leichtbauplatte benötigt wird.
Nach dem teleskopartigen Zusammenschieben des Zylinderkörpers und
des Verdrängerkörpers härtet der Klebstoff
aus und fixiert den Dübel dauerhaft in der Leichtbauplatte.
Gleichzeitig wird auch der Verdrängerkörper mit dem
Zylinderkörper verklebt.
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Um
ein sicheres Haften des Klebedübels an der unteren Deckplatte
der Leichtbauplatte sicherzustellen, wird die Deckplatte in dem
Bereich, der unter dem Boden des Dübels liegt, also an
der Stelle, an der der Boden mit der Deckplatte verklebt wird, mit speziellen
Räumstegen gereinigt bzw. von losen Bohrrückständen
befreit. Die Räumstege sitzen am Boden des Zylinderkörpers.
Um das Räumen zu realisieren, rotiert der Klebedübel
während des Setzvorganges, zumindest auf der letzten Strecke
seines Setzhubs. Da der Klebedübel bei der Montage am Verdrängerkörper
maschinell geführt und gehalten wird, sind der Verdrängerkörper
und der Zylinderkörper mittels einer drehstarren, längsbeweglichen Kupplung
miteinander verbunden.
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen
und den nachfolgenden Beschreibungen schematisch dargestellter Ausführungsformen.
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1:
Perspektivische Explosionsdarstellung des Dübels;
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2:
Perspektivische Darstellung des Dübels in der Handelsform;
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3:
wie 2, jedoch im zusammengeschobenen Zustand;
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4:
Längsschnitt des in einer Leichtbauplatte eingesetzten
Dübels aus 2;
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5:
Teilquerschnitt zu 4 mit kraftschlüssiger
Kupplung;
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6:
Teilquerschnitt zu 4 mit formschlüssiger
Kupplung;
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7:
wie 4, jedoch nach dem Einschiebehub;
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8:
Seitenansicht des Bodens;
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9:
Draufsicht auf den Boden;
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10:
Perspektivische Draufsicht auf den Boden;
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11:
Unteransicht des Bodens;
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12:
Unteransicht des Bodens, der Räumstege mit anderem Anstellwinkel
hat;
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13:
Unteransicht des Bodens mit anderen Räumstegen.
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Die 1 zeigt
alle Bauteile eines Klebedübels in Explosionsdarstellung,
einen Zylinderkörper (10), einen Verdrängerkörper
(50), einen Klebstoffbehälter (40) mit
z. B. zwei Kammern und einen Boden (140). Alle Bauteile
werden über einen Zylinderkörper (10)
zusammengehalten. Von oben her wird der Verdrängerkörper
(50) verrastet ein Stück weit in den Zylinderkörper
(10) eingesteckt, vgl. 2. Von unten
her wird in den Zylinderkörper (10) der Klebstoffbehälter
(40) eingeschoben und vom Boden (140) festgehalten.
Dieser Klebstoffdübel wird während des Einsetzens
in die Leichtbauplatte (100) von einer – nicht
dargestellten – Setzmaschine zeitweise in eine Rotationsbewegung
versetzt. Die Rotation erfolgt um die Längsachse (5)
des Klebedübels.
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In 2 ist
der Klebedübel im Handelszustand dargestellt, während 3 den
Dübel im zusammengeschobenen Einbauzustand zeigt. Allerdings
ist hier der aus den Öffnungen (16, 143)
und den Montagefugen (142) herausquellende Klebstoff nicht
dargestellt.
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Die 4 zeigt
den Klebedübel nach den 1 bis 3 im
Längsschnitt. Sein Zylinderkörper (10)
steckt dabei in einer Leichtbauplatte (100).
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Die
in 4 gezeigte Leichtbauplatte (100) umfasst
zwei Deckplatten (101) und (111) und einen dazwischen
liegenden Stützkern (121). Jede Deckplatte (101, 111)
besteht im Ausführungsbeispiel aus einer Dünnspanplatte.
Der Stützkern (121) ist hier z. B. ein PU-Schaumkern.
Die Deckplatten (101, 111) sind mit ihren innen
liegenden Oberflächen (103, 113) mit
dem plattenförmigen Stützkern (121) verklebt.
Die dargestellte Leichtbauplatte hat eine Wandstärke von
20 bis 40 Millimetern.
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Jede
Deckplatte ist z. B. 2 bis 8 Millimeter dick. Statt des Schaumkerns
kann sie u. a. auch einen Wabenkern haben. In der Leichtbauplatte
(100) befindet sich eine Bohrung (130), die sich
aus den Abschnitten (105) und (125) zusammensetzt.
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Die
Leichtbauplatte (100) kann auch gewölbt, z. B.
zylindrisch oder sphärisch, ausgeführt sein, sofern
die Materialstärke des Stützkerns (121) zumindest
annähernd konstant ist.
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Um
den Klebedübel montieren zu können, wird die erste
Deckplatte (101) und der Stützkörper (121)
auf- bzw. durchbohrt. Ggf. wird die zweite Deckplatte (111)
zur vollständigen Beseitigung von Klebstoffresten, die
an ihr (111) haften, geringfügig angefräst.
Als Bohrwerkzeug wird beispielsweise ein Spiralbohrer benutzt, der
einen Spitzenwinkel von 180 Winkelgraden aufweist. Ggf. kann auch
ein Stirnsenker verwendet werden. Je nach Dübelbauart kann
die Bohrung (130) auch mit einem Stufensenker gebohrt werden.
Die entstandene Ausnehmung, bzw. Bohrung (130), wird beispielsweise
mit Pressluft freigeblasen oder leergesaugt.
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Der
Zylinderkörper (10) ist zusammengebaut ein topfförmiges
Bauteil, das aus einem Rohrabschnitt (11) und einem Boden
(140) besteht. Im Ausführungsbeispiel sitzt der
Boden (140) verklemmt im Rohrabschnitt (11). Die
Verklemmung wirkt radial, axial und in Umfangsrichtung.
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Der
Rohrabschnitt (11) nach den 1 und 4,
er ist beispielsweise aus dem Kunststoff ABS gefertigt, hat großteils
eine zumindest annähernd zylindrische Außenwandung.
Der Rohrabschnitt (11) besteht aus drei größeren
Bereichen. Der erste Bereich ist der Hintergriffsbereich (21)
mit der oberen Ausnehmung (16) bzw. Öffnung. Er
ist im Ausführungsbeispiel mit vier z. B. geraden Längsschlitzen (27)
ausgestattet, vgl. 1. Die Längsschlitze
(27) separieren vier z. B. gleichgroße Hintergriffselemente (22).
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Jedes
Hintergriffselement (22) besteht primär aus einem
hakenförmigen Block, vgl. 4, der über
eine schmale, dünnwandige Gelenkzone (32), vgl. 7,
mit dem zweiten Bereich (31) des Rohrabschnitts (11)
verbunden ist. Die Innenwandung der einzelnen Hintergriffselemente
(22) umfasst zwei Stützflächen (23)
und einen dazwischen liegenden Kanal (24), vgl. 5.
Die Stützflächen (23) sind zumindest
annähernd Teilflächen eines Zylindermantels. Der
Durchmesser des Zylindermantels im Bereich der Stützflächen
(23) entspricht ca. dem halben maximalen Durchmesser der
Außenwandung des Rohrabschnitts (11).
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Die
zwischen den Stützflächen (23) gelegenen
Kanäle (24) haben einen ovalen Querschnitt, der zur
Mittellinie (5) hin offen ist. Die Tiefe der Kanäle (24),
gemessen gegenüber dem Zylindermantel der Stützflächen
(23), beträgt z. B. 1 bis 1,2 mm.
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Die
Hintergriffselemente (22) haben auf den Stirnflächen
(12) z. B. vier zumindest annähernd quaderförmige
Führungszapfen (13), die an ihren Innenflächen
angefast sind. Die Führungszapfen (13) schließen
in Radialrichtung bündig mit der Außenwandung
ab. Sie haben eine mittlere Wandstärke von ca. 1 mm. Hinter
jedem Führungszapfen (13) liegt ein Kanal (24).
Der jeweils rückwärtige Kanal (24) fördert – beim
Dübel setzen – das nach innen Abknicken der Führungszapfen
(13).
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Das
untere Ende der einzelnen Längsschlitze (27) hat
eine besondere Ausgestaltung, vgl. 7. Dort
ist eine schmale, ca. 0,3 mm dicke, elastische Dichtzunge (28)
angeformt, die nach innen gebogen ca. 1 mm – zumindest
annähernd horizontal – in den Innenraum (17)
hineinragt. Sie dient zugleich als oberer Anschlag zum Fixieren
des Klebstoffbehälters (40), vgl. 4.
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Zwischen
der Stirnfläche (12) und den Stützflächen
(23) sowie den Kanälen (24) befindet
sich z. B. eine 45°-Fase, an der nach 4 bereichsweise der
Verdrängerkörper (50) mit seinen hinteren
Sperrflächen (77) anliegt. Zugleich kontaktiert
der Verdrängerkörper (50) mit den Halteflächen
(76) seiner Rastvorsprünge (78) die Hintergriffsflächen
(25) der Hintergriffselemente (22).
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Der
zweite Bereich (31) des Rohrabschnitts (11) ist
das Patronenlager. Dieser Bereich (31) hat eine zumindest
annähernd zylindrische Innenwandung, die sich nach unten
hin, vgl. 4, geringfügig verbreitert.
Die Wandung hat dort eine mittlere Wandstärke von z. B.
0,8 mm.
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Die
Außenwandung des Rohrabschnitts (11) hat z. B.
im oberen Viertel eine Taille (14). Die Taille (14)
hat die Form einer umlaufenden Ringnut. Der Einzelquerschnitt der
Ringnut ist beispielsweise ein Kreisabschnitt, dessen Radius z.
B. acht Millimeter beträgt. Im Bereich der Taille (14)
ist die Wandstärke des Rohrabschnitts (11) um
mindestens ein Drittel verringert. Auf diese Weise hat der Rohrabschnitt (11)
im Taillenbereich eine höhere Elastizität als
im darunter liegenden Zylinderbereich. Dadurch wird die für
das Ausspreizen der Hintergriffselemente (22) erforderliche
Nachgiebigkeit in der Gelenkzone (32) verbessert.
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Der
dritte Bereich (36) des Rohrabschnitts (11) ist
der Bodenarretierbereich. Er besteht aus z. B. vier nach unten ragenden
elastischen Zungen (37), vgl. auch 1 und 3,
die durch kurze Längsschlitze (39) voneinander
getrennt sind. An der In nenwandung der Zungen (37) befindet
sich – auf den unteren beiden Dritteln der Zungen – eine
Eindrehung (38), deren Hüllfläche einem
Kegelstumpfmantel entspricht. Der Kegelstumpfmantel hat einen Kegelwinkel
von 40 Winkelgraden. Die theoretische Spitze des Kegelstumpfmantels
befindet sich – bei montiertem Dübel – unterhalb
der unteren Deckplatte (111). Die Eindrehung (38)
dient als Sitz für den Zylinderboden (140), vgl. 4 und 7.
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Der
z. B. aus ABS gefertigte Zylinderboden (140) ist im Wesentlichen
eine Scheibe mit einer großteils kegelstumpfförmigen
Außenwandung (141), vgl. 8 bis 11.
Er hat z. B. eine zentrale Ausnehmung (143). An der Außenwandung
(141) sind beispielsweise vier Mitnahmelaschen (146)
angeformt. Letztere stehen über die Außenwandung (141) über,
um in entsprechende Aussparungen (39) des Rohrabschnitts
(11) mit einem Spiel von 0,1 bis 0,3 Millimetern einzugreifen.
Die Innen- und Außenwandungen der Mitnahmelaschen (146)
schließen mit der Innen- und der Außenwandung
zumindest bereichsweise bündig ab. Die Mitnahmelaschen
(146) stehen über die Oberseite (144)
ca. 0,9 Millimeter über. Der überstehende Teil
der Mitnahmelaschen (146) verjüngt sich nach oben
hin geringfügig.
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An
seiner Oberseite (144) weist der Boden (140) mittig
einen Pyramidenstumpf (151) auf, dessen Grundfläche
beispielsweise ein gleichseitiges Dreieck ist, vgl. 10.
Der Pyramidenstumpf (151) hat eine Höhe von ca.
2,25 Millimeter. Mittig wird der Pyramidenstumpf (151)
von der Bohrung (143) durchdrungen. Die Kanten der Stumpfstirnfläche (152)
tangieren den Rand der Bohrung (143). Der Umkreis der Stumpfstirnfläche
(152) hat einen Durchmesser von z. B. 3 Millimeter, während
die Grundfläche des Pyramidenstumpfes (151) einen Umkreisdurchmesser
von ca. 6,2 Millimeter hat.
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Ggf.
befinden sich in der Oberseite (144) z. B. drei oder mehr
Kanäle (153), die einen Querschnitt von jeweils
mindestens zwei Quadratmillimeter haben. Sie verbinden den Pyramidenstumpf
(151) mit der Außenwandung (141), um
Klebstoff zwischen den Klebstoffbehälter (40)
und den Rohrabschnitt (11) fördern zu können.
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An
seiner Unterseite (154) trägt der Boden (140)
nach 11 z. B. drei Räumstege (155).
Die Räumstege (155), die 0,1 bis 0,3 Millimeter über
die Unterkante des Rohrabschnitts (11) überstehen,
haben die Aufgabe, die Stützkernkleber- und Stützkernreste,
die nach dem Bohren in der Leichtbauplattenbohrung (130)
verblieben sind, unterhalb des Dübelbodens (140)
auf die Seite zu räumen.
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Die
Räumstege (155) haben z. B. einen dreieckigen
oder trapezförmigen Querschnitt. Sie haben vorn eine Räumfläche
(157) und rückseitig eine Freifläche
(158). Die Räumfläche (157)
und die Freifläche (158) treffen sich in einer
Räumkante (156). Letztere kann ggf. auch eine
schmale, langgestreckte Fläche sein.
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Die
Räumfläche (157) schließt mit
der Unterseite (154) z. B. einen Winkel von 90 ± 10
Winkelgraden ein. Der zwischen der Freifläche (158)
und der Unterseite (154) eingeschlossene Winkel beträgt
z. B. 20 ± 5 Winkelgrade. Die Räumfläche
(157) hat eine Höhe von z. B. 0,5 Millimeter,
während die Freifläche eine Tiefe von 1 bis 1,5
Millimeter hat. Die Räumstege verlaufen im Wesentlichen
radial von innen nach außen. Innen beginnen sie in unmittelbarer Nähe
der zentralen Ausnehmung (143). Außen enden sie
im Bereich der Außenwandung (141). Nach 11 tangieren
die Räumkanten (156) einen gedachten Kreis (148),
dessen Durchmesser kleiner oder gleich dem Durchmesser der Ausnehmung (143)
ist. Die Räumkanten (156) sind hier negativ geneigt,
so dass ihr inneres Ende von einem Radiusstrahl weiter entfernt
ist als ihr äußeres Ende. Bei 12 ist
dies umgekehrt.
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In
der 13 werden nur zwei, radial orientierte Räumstege
(155) verwendet. Hier erstrecken sie sich bis in den Bereich
der Mitnahmelaschen (146). Allerdings reichen die Räumstege
(155) hier nicht bis an die Ausnehmung heran. Der Abstand
beträgt z. B. 1 Millimeter.
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Auf
der Unterseite sind im Bereich der Mitnahmelaschen (146),
bei denen keine Räumstege (155) enden, kegelstumpfförmige
Stützfüße (159) angeordnet.
Die Höhe der Stützfüße ist 0,1
bis 0,2 Millimeter kleiner als die Höhe der Räumstege
(155).
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Die
Räumstege (155) können nahezu alle möglichen
Querschnitte haben, z. B. können sie die Form eines gleichseitigen
Dreieckes, eines Rechtecks, eines Quadrates, eines Kreisabschnitts
u. s. w. haben. Zugleich kann die Räumkante (156) – wie
in den 11 bis 13 – eine
Gerade sein oder eine sichelförmige, spiralförmige,
s-förmige oder sonstige stetige oder unstetige Kurve. Auch
können die Räumkanten (156) bereichsweise
unterbrochen sein, wobei dann die Unterbrechungen von Räumkante
(156) zu Räumkante (156) radial verlagert
sind.
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Ggf.
kann der Boden (140) nicht als Scheibe, sondern als Stern
oder Vieleck ausgebildet sein.
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Die
Klebstoffpatrone (40) ist im Wesentlichen ein zylindrisches
Rohr (41), das an seinen beiden ebenen Stirnseiten, die
zudem normal zur Mittellinie (5) ausgerichtet sind, jeweils
mit einer PE-beschichteten Aluminiumfolie (42, 43)
als Deckfolie versiegelt ist. Die Aluminiumfolie (42, 43)
stellt als Ganzes eine Sollbruchstelle dar. Ggf. kann sie jedoch
auch spezielle Perforationen oder kerbenartige Dünnstellen
geringerer Reißfestigkeit aufweisen.
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Das
Rohr (41), es ist aus PE-HD gefertigt, hat z. B. einen
Außendurchmesser von 8 mm und eine Wandstärke
von z. B. 0,9 mm. Es ist – nach dem Ausführungsbeispiel – mit
ca. 0,3 bis 0,4 Milliliter Klebstoff befüllt.
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Nach 4 ist
die Klebstoffpatrone (40) z. B. mittig durch einen Zwischenboden
(45) geteilt. Der Zwischenboden (45), den der
Verdrängerkörper (50) durchstoßen
kann, hat eine Wandstärke von z. B. 0,1 bis 0,2 Millimeter.
Seine Reißfestigkeit entspricht mindestens der Reißfestigkeit
der Deckfolien (42, 43). Auch der Zwischenboden
(45) kann zusätzlich Perforationen oder Dünnstellen
aufweisen.
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Mit
Hilfe des Zwischenbodens (45) kann der Klebstoff gezielt
an die obere (101) und die untere Deckplatte (111)
verteilt werden.
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Bei
bestimmten Dübelgrößen und/oder besonderen
Stützkernwerkstoffen kann auch eine Klebstoffpatrone (40)
verwendet werden, die keinen Zwischenboden (45) aufweist.
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Der
Klebstoff ist beispielsweise ein einkomponentiger feuchtigkeitshärtender
Reaktionskleber auf Polyurethanbasis. Durch den Einfluss von Feuchtigkeit
härtet der Klebstoff, unter leichtem Aufschäumen,
zu einem wasserfesten, zähharten Klebstofffilm aus. Die
Abbindezeit für eine z. B. 40%-ige Aushärtung
liegt bei einer Raumtemperatur von 20°C bei fünf
bis fünfzehn Minuten. Die Viskosität beträgt
7000 ± 2000 mPA·s.
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Ggf.
sind dem Klebstoff dünne, kurze Kunststofffasern beigemengt.
Die Kunststofffasern sind jeweils kürzer als ein Millimeter.
Sie haben einen Durchmesser von ca. 40 Mikrometern. Der Volumenanteil
der Kunststoffasern beträgt mindestens 15 Prozent.
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Die
Klebstoffpatrone (40) ist zwischen den Dichtzungen (28)
des Rohrabschnitts (11) und der Stumpfstirnfläche
(152) des Bodens (140) in Axialrichtung mit wenig
oder keinem Spiel eingespannt.
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Der
einteilige, z. B. aus dem Kunststoff ABS gefertigte Verdrängerkörper
(50) weist außen vier größere
Zonen auf, eine obere Klemmzone (52), eine Keilzone (61),
eine Rückströmzone (65) und eine untere
Haltezone (75). Durch die oberen drei Zonen erstreckt sich
eine zentrale Ausnehmung (85), die in der unteren Haltezone
(75) endet.
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Die
obere Klemmzone (52), sie steckt nach der Montage verklemmt
in der Bohrung (105) der oberen Deckplatte (101),
hat zumindest annähernd eine zylindrische Form. Die Außenwandung
dieser Form ist stark strukturiert. Sie hat beispielsweise zwei Umlaufkerben
(54) zwischen drei zumindest teilweise geschlossenen, umlaufenden
Umlaufstegen (53), die durch z. B. vier am Umfang äquidistant
verteilte vertikale Klemmstege (55) unterbrochen werden.
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Im
Bereich der Keilzone (61) verjüngt sich der Verdrängerkörper
(50) um ca. 55% seines Außendurchmessers. Der
Kegelwinkel entspricht 38 Winkelgraden. Auf der kegelstumpfförmigen
Oberfläche der Keilzone (61) sind vier äquidistant
verteilte Keil elemente (62) angeformt. Diese, sich nach
unten zuspitzenden Keilelemente (62), haben eine plane Oberfläche
(63) und sind um z. B. 6 Winkelgrade gegen die Mittellinie
(5) geneigt, wobei die jeweiligen Spitzen der Keilelemente
(62) den kürzesten Abstand zur Mittellinie (5)
haben.
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Bei
einem montierten Dübel sitzen die Keilelemente (62)
in den gespreizten Längsschlitzen (27) zwischen
den Hintergriffselementen (22), wobei sich die unteren
Spitzen der Keilelemente (62) im Grund der v-förmig
aufgedehnten Längsschlitze (27) befinden. An ihren
seitlichen Wandungen liegen dann die Seitenflanken der Hintergriffselemente
(22) verdrehsichernd und beispielsweise dicht an.
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Unterhalb
der Keilzone (61) befindet sich die Rückströmzone
(65). Der mittlere Bereich dieser Rückströmzone
(65) ist ein Zylinderabschnitt (71), an dem vier äquidistant
auf dem Umfang verteilte Kupplungsstege (72) angeordnet
sind. Die Kupplungsstege (72) beginnen mittig versetzt
unterhalb der Keilelemente (62), vgl. 1 und 2,
und enden im unteren Bereich der Haltezone (75) des Verdrängerkörpers
(50).
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Im
Zylinderabschnitt (71) wird ggf. mindestens eine umlaufende
Ringnut einarbeitet, deren Tiefe am größten Durchmesser
des Zylinderabschnitts (71) bis zu 0,5 Millimeter beträgt.
In der Ringnut sammelt sich beim Setzen des Klebedübels
Klebstoff (9), um die klebende Verbindung zum Rohr (41)
zu verbessern.
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In
den 1 und 2 befindet sich am Übergang
der Zonen (61) und (65) ein kegelstumpfmantelförmiger
Sperrring (66), der die Kupplungsstege (72) ausspart.
Der Sperrring (66) hat z. B. einen Kegelwinkel von 30 Winkelgraden.
Die theoretische Spitze des Kegelmantelstumpfes liegt auf der Mit tellinie
(5) im Bereich der Haltezone (75). Zwischen dem
Sperrring (66) und den Keilelementen (62) befindet
sich eine Ringnut (68). Zu den Keilelementen (62) hin
hat der Sperrring (66) eine z. B. plane Stützfläche (67).
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Der
unterste Bereich des Verdrängerkörpers (50)
ist die Haltezone (75). In ihr setzen sich die Kupplungsstege
(72) nach unten hin fort. Jeder zweite Kupplungssteg (72)
ist dabei – zur Ausbildung einer Wellen-Naben-Kupplung – verbreitert
ausgeführt, vgl. 5 und 6.
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In 5 sind
die Stegverbreiterungen (93) der Kupplungsstege (72)
mit einem dreieckigen Einzelquerschnitt versehen. Diese Stegverbreiterungen (93)
greifen mit ihren Abstütz- (96) und Halteflanken (97)
bereichsweise in die Kanäle (24) ein. Sie füllen hierbei
die Kanäle (24) nur teilweise aus. Rotiert nun der
Verdrängerkörper (10) beim Setzen um
seine Mittellinie (5) in der Dübeldrehrichtung
(7), legen sich die Abstützflanken (96)
an der nächstgelegenen Kanalkante (26) an und
drehen den Zylinderkörper (10) mit.
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Nach 6 werden
Stegverbreiterungen (95) benutzt, deren Einzelquerschnitte
viereckig gestaltet sind. Hier legt sich die Stegverbreiterung mit ihrer
Abstützflanke (96) großflächig
an der seitlichen Wandung des Kanals (24) an. Zugleich
kontaktiert die Halteflanke (97) die andere Wandung des
Kanals (24). Die Kontaktfläche ist hier z. B.
etwas geringer. Obwohl zwischen der Rückenflanke (98)
der Stegverbreiterung (95) und der restlichen Wandung des Kanals
(24) mehr als die Hälfte des Kanalquerschnitts – zum
späteren Transport des Klebstoffs – frei bleibt,
sitzt hier der Verdrängerkörper (50)
in Rotationsrichtung drehstarr und spielfrei im Zylinderkörper
(10).
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An
der unteren Stirnfläche (83) sind zum Aufreißen
der oberen Deckfolie (42) des Klebstoffbehälters
(40) zwei schneidenförmige Spitzen (73)
angeformt, die ca. 2,5 Millimeter über die Stirnfläche
(83) nach unten überstehen. Die einander diagonal
gegenüberliegenden Außenflächen haben
einen Abstand, der geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser
des Rohres (41) der Klebstoffpatrone (40).
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Oberhalb
der Stirnfläche (83) befindet sich zwischen je
zwei Spitzen (73) ein ca. 0,45 mm radial nach außen
abstehender Rastvorsprung (78).
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In
der oberen Stirnfläche (51) ist zur Aufnahme eines
Befestigungselements eine zentrale, zumindest bereichsweise kegelstumpfmantelförmige Ausnehmung
(85) angeordnet, deren Mittellinie sich mit der Mittellinie
(5) deckt, vgl. 2. Die Ausnehmung (85)
hat drei oder mehr radial nach innen ragende Stege (86),
die kurz vor der Haltezone (75) enden. Zwischen der Stirnfläche
(51) und der Ausnehmung (85) befindet sich z.
B. eine 0,9 × 45°-Fase.
-
Die
Ausnehmung (85) hat im oberen Bereich – ohne die
Stege (86) zu berücksichtigen – z. B.
einen Durchmesser von 4,2 mm. Der dort zwischen den Stegen (86)
liegende Inkreis hat einen Durchmesser von ca. 2 bis 3 mm, wobei
die Stege (86) oben eine Breite von ca. 2,5 mm aufweisen.
Die Vorderkanten der Stege (86), sie liegen am Inkreis
an, verlaufen also parallel zur Mittellinie (5).
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Die
Befestigungselemente sind beispielsweise Spanplattenschrauben der
in Millimeter angegebenen Größe 3,5 × 25
oder 4 × 25.
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Selbstverständlich
kann die Ausnehmung (85) auch nahezu jeden anderen Querschnitt
haben, z. B. einen ovalen, einen polygonalen, einen vieleckigen,
einen sternförmigen oder dergleichen. Auch kann die Ausnehmung
nur die Form eines kurzen, geraden Kegels haben. In diesem Fall
muss sich das Befestigungselement den größten
Teil der haltenden Bohrung selbst erzeugen.
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Im
Ausführungsbeispiel dient die Ausnehmung (85)
zum einen zum maschinellen Aufnehmen des Klebedübels für
den Dübelsetzvorgang. Zum anderen hat sie die Aufgabe,
das Befestigungselement, z. B. eine der o. g. Schrauben, zu führen,
damit dieses beim Einschrauben nicht von der Mittellinie (5) wegwandert.
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Zum
Befestigen des Klebedübels in der Bohrung (130)
der Leichtbauplatte (100) wird dieser in der Regel in einem
Hub eingedrückt. Zumindest bei einem Teil dieses Hubs rotiert
dabei der Klebedübel um seine Längsachse. Durch
das Aufspreizen der Hintergriffselemente (22) und durch
die Gestalt der Klemmzone (52) sitzt der Dübel
auch schon vor dem endgültigen Aushärten des Klebstoffs
genügend fest und sicher in der Bohrung (130).
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Im
folgenden Text wird das Fixieren des Dübels in einzelnen
separaten Schritten beschrieben, obwohl sich dieser Vorgang in nur
einem einzigen, kontinuierlichen Eindrückhub abspielt.
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Die 4 zeigt
einen Dübel im Handelszustand, der in einem ersten Schritt
in die vorgefertigte Bohrung (125) der Leichtbauplatte
(100) eingesteckt ist. Der Zylinderkörper (10)
liegt auf der innen liegenden Oberfläche (113)
der unteren Deckplatte (111) auf. Die obere Stirnfläche
(12) des Zylinderkörpers (10) liegt hierbei
z. B. 0,5 mm unterhalb der innen lie genden Oberfläche (103)
der oberen Deckplatte (101). Im Zylinderkörper
(10) sitzt die noch verschlossene Klebstoffbehälter
(40). Oberhalb der Klebstoffpatrone (40) steckt
der Verdrängerkörper (50) über seine
Haltezone (75) im Hintergriffsbereich (21) des Zylinderkörpers
in seiner ersten Position. Seine Spitzen (73) berühren
nicht die Klebstoffpatrone (40).
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Der
Hub erfolgt beispielsweise zunächst ohne eine Dübelrotation.
Letztere setzt erst ein, wenn der Boden (140) des Klebedübels
bzw. die Räumstege (155) nur noch ca. drei Millimeter
von der Oberfläche (113) der unteren Deckplatte
(111) entfernt ist bzw. sind. Der Klebedübel rotiert
dann mit einer Drehzahl von 180 bis 900 Umdrehungen pro Minute z.
B. im Gegenuhrzeigersinn. Auf dem letzten Millimeter seines Hubs
räumen die Räumstege (155) noch an der
Oberfläche (113) anhaftende Rückstände
des Stützkerns (121) und des Klebers weg, mit
dem der Stützkern (121) mit der Deckplatte (111)
im Bereich der Bohrung (130) verbunden war. Die Rückstände werden
zur Seite hin verdrängt oder – z. B. bei einer großzelligen
Pappwabenstruktur – zur Seite geschleudert. Sobald der
Dübel die in 4 dargestellte Endlage erreicht
hat, hält die Dübelrotation noch einige Sekunden
an.
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In
einem zweiten Schritt wird der Verdrängerkörper
(50) in Richtung der Vorwärtsbewegung (6)
in den Zylinderkörper (10) hineingeschoben. Dabei
drücken die Sperrflächen (77) die Hintergriffselemente (22)
auseinander. Die schneidenförmigen Spitzen (73)
reißen die obere Deckfolie (42) des Klebstoffbehälters
(40) auf. Der flüssige Klebstoff aus dem oberen
Behälterbereich (46) wird über die Längsschlitze (27)
und die Kanäle (24) nach oben in Richtung obere Deckplatte
(101) verdrängt. Der zweite Schritt ist beendet,
wenn die Spitzen (73) den Zwischenboden (45) erreicht
haben.
-
In
einem dritten Schritt drückt der sich weiter nach unten
bewegende Verdrängerkörper (50) das Rohr
(41) über den Zwischenboden (45) mit
großer Kraft gegen den Pyramidenstumpf (151) des
Bodens (140). Dadurch reißt dort die untere Deckfolie
(43) auf. Das Rohr (41) schlägt gegen
die Oberseite (144) des Bodens (140). Durch den
sich dadurch ergebenden Bremsruck reißen die Spitzen (73)
den Zwischenboden ein oder ab. Nun wird auch Klebstoff nach unten
zur unteren Deckplatte (111) hin verdrängt. Er
strömt über die Ausnehmung (143) und
die Aussparungen (142) in den Bereich des unteren Stützkerns
(121).
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In
einem vierten Schritt spreizen zunächst der Sperrring (66)
und dann die Keilelemente (62) die Hintergriffselemente
(22) auf. Dabei haben die Führungszapfen (13)
angefangen, zur Stirnfläche (12) der Hintergriffselemente
(22) hin einzuknicken. In diesem Schritt wird weiterhin
ein Teil der Klebstoffmenge nach oben gefördert. Die Förderung
ist erst beendet, wenn die Dichtzungen (28) über
die Stützfläche (67) in die Ringnut (68)
einrasten. Gleichzeitig verhindern die Dichtzungen (28)
großteils ein Zurückfließen des Klebstoffs
in die unteren Bereiche des Dübels.
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Die
Dübelmontage ist beendet, wenn sich die Hintergriffselemente
(22) durch die Keilzone (61) maximal gespreizt
haben, vgl. 7. Die Führungszapfen
(13) – hier nicht sichtbar – haben sich
nahezu vollständig gegen die Stirnfläche (12)
angelegt und drücken von unten her gegen die innen liegende
Oberfläche (103) der oberen Deckplatte (101).
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Während
des vierten Schritts wurde die Klemmzone (52) in die Bohrung
(105) eingepresst. Dabei verkrallen sich die Umlaufstege
(53) in den unteren Schichten der Deckplatte (101),
während sich die oberen Bereiche der Klemmstege (55)
in der, in der Regel härteren, Oberflächenschicht
der Deckplatte (101) einkerben.
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Einige
Zeit später, z. B. nach ca. fünf Minuten, hat
der Klebstoff für eine Vormontage ausreichend abgebunden.
In die z. B. aus zäh elastischem Kunststoff gefertigte
Einheit kann dann, auch schon während des weiteren Aushärtens,
eine Schraube eingedreht werden.
-
Die
obere Stirnfläche (51) der Klemmzone (52)
liegt im Ausführungsbeispiel in der Ebene der außen
liegenden Deckplattenoberfläche (102). In der Praxis
liegt die Stirnfläche (51) meist ein bis zwei Zehntel
Millimeter unterhalb der oben genannten Ebene.
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Bei
allen gezeigten Klebedübeln besteht die Möglichkeit,
den Zylinderkörper (
10) zu verlängern und
in eine in die untere Deckplatte (
111) gebohrte Sacklochbohrung
hineinragen zu lassen, vgl.
DE 10 2006 049 954 A1 .
-
Die
bisher beschriebenen Öffnungselemente (73, 151)
sind spitze Kunststoffteile des Verdrängerkörpers
(50) und des Bodens (140). Selbstverständlich
können diese auch durch eingespritzte oder eingelegte scharfkantige
Teile, wie z. B. Skalpellklingen oder dergleichen, ersetzt werden.
-
- 5
- Mittellinie
des Klebedübels, Längsachse
- 6
- Vorwärtsbewegung,
Dübelsetzrichtung
- 7
- Dübeldrehrichtung
- 10
- Zylinderkörper
- 11
- Rohrabschnitt,
1. Bereich
- 12
- Stirnfläche,
oben, hinten
- 13
- Führungszapfen
- 14
- Taille
- 16
- Ausnehmung, Öffnung
von (10)
- 17
- Innenraum
von (10)
- 21
- Hintergriffsbereich
- 22
- Hintergriffselemente
- 23
- Stützflächen
- 24
- Kanal,
Kupplungsnut
- 25
- Hintergriffsflächen
- 26
- Kanalkanten
- 27
- Längsschlitze
- 28
- Dichtzungen,
elastisch
- 31
- Patronenlager,
2. Bereich
- 32
- Gelenkzone
- 36
- Bodenarretierbereich,
3. Bereich
- 37
- Zungen, Öffnungen
von (10)
- 38
- Eindrehungen
- 39
- Längsschlitze
- 40
- Klebstoffbehälter,
Klebstoffpatrone
- 41
- Rohr
- 42
- Deckfolie,
oben; öffenbare Oberseite, Aluminiumfolie, Sollbruchstelle
- 43
- Deckfolie,
unten; öffenbare Unterseite, Aluminiumfolie, Sollbruchstelle
- 45
- Zwischenboden,
Sollbruchstelle
- 46
- oberer
Klebstoffbereich
- 47
- unterer
Klebstoffbereich
- 50
- Verdrängerkörper
- 51
- Stirnfläche,
oben
- 52
- Klemmzone
- 53
- Umlaufstege
- 54
- Umlaufkerben
- 55
- Klemmstege
- 61
- Keilzone
- 62
- Keilelemente
- 63
- Oberfläche
- 65
- Rückströmzone
- 66
- Sperrring
- 67
- Stützfläche
- 68
- Ringnut
- 70
- Wellen-Naben-Verbindung
- 71
- Zylinderabschnitt
- 72
- Kupplungsstege
- 73
- Spitzen,
schneidenförmig, Öffnungselement
- 75
- Haltezone
- 76
- Halteflächen
- 77
- Sperrflächen
- 78
- Rastvorsprünge
- 83
- Stirnfläche,
unten, vorn
- 85
- Ausnehmung,
zentral
- 86
- Stege,
Radialstege
- 93
- Stegverbreiterung,
dreieckiger Querschnitt
- 95
- Stegverbreiterung,
viereckiger Querschnitt
- 96
- Abstützflanke
- 97
- Halteflanke
- 98
- Rückenflanke
- 100
- Sandwichplatte,
Leichtkern-Verbundplatte; flächiges Bauteil in Stützkernbauweise
- 101
- Deckplatte,
oben
- 102
- außen
liegende Oberfläche
- 103
- innen
liegende Oberfläche
- 105
- Bohrung
- 111
- Deckplatte,
unten
- 113
- innen
liegende Oberfläche
- 121
- Stützkern,
Wabenkern, Schaumstoffkern
- 125
- Bohrung
- 130
- Gesamtbohrung,
Ausnehmung
- 140
- Boden,
Zylinderboden
- 141
- Außenwandung
- 142
- Spalte,
u-förmig; Öffnungen von (10) Montagefuge
- 143
- Ausnehmung,
kreisrund; Öffnung von (10)
- 144
- Oberseite
- 146
- Mitnahmelaschen,
vier
- 148
- Kreis
- 151
- Pyramidenstumpf, Öffnungselemente
- 152
- Stumpfstirnfläche
- 153
- Kanäle
- 154
- Unterseite,
Außenseite
- 155
- Räumstege
- 156
- Räumkante
- 157
- Räumfläche
- 158
- Freifläche
- 159
- Stützfüße,
zwei
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102008010730
A1 [0004]
- - DE 102006049954 A1 [0086]