DE3515531A1

DE3515531A1 - Schraube

Info

Publication number: DE3515531A1
Application number: DE19853515531
Authority: DE
Inventors: Markus Berneck Frei
Original assignee: Sfs Stadler Ag Heerbrugg; SFS Stadler AG
Current assignee: SFS Stadler Heerbrugg AG
Priority date: 1984-05-25
Filing date: 1985-04-30
Publication date: 1985-11-28
Also published as: ATA174884A; GB8512465D0; GB2159745B; FR2564916B1; DE3515531C2; DE8512712U1; GB2159745A; FR2564916A1; AT380545B

Description

Patentanwalt Dipl. Piiys. Dr. rer/nar. Wolfgang Kempe

Zugelassener Vertreter beim Europäischen Patentamt

European Patent Attorney 3 5 I 5 ν) 3

D-68OO Mannheim

Postfach 1273

Telefon (OS 21) 3 314744

Telex 462411112 bb d

26. April 1985 Rh

SFS Stadler AG Heerbrugg Schweiz

Schraube

Privatanschrift: 694Ο Weinhelm · HolbelnstraBe β · Telefon (O 62 O1) 7 3212 Deutsche Bank Mannhelm 9 509 530 (BLZ 67Ο7ΟΟ1Ο) Stadtsparkaase Mannhelm 7436 898 (BLZ 67Ο SO1 OD

Die Erfindung betrifft eine Schraube mit einer Bohrspitze, einem Schraubenschaft mit einem an die Bohrspitze anschließenden, seIbstschneidenden Gewindeabschnitt, einem auf den Gewindenbochiiitt folyjendun, gewindtifruien Abschnitt und ai~ nem Schraubenkopf, wobei am Übergang zwischen dem Gewindeabschnitt und dem gewinde freien Schaftabschnitt radial auskragende, flügel-, gewinde- oder rippenartige Bohransätze vorgesehen sind, zur Befestigung von profilierten Platten aus Metall, Kunststoff, i'aserzement od. dgl. jeweils im Bereich einer Profilerhebung an einem festen Unterbau.

Schrauben mit den eingangs erwähnten Konstruktionsmerkmalen sind in verschiedenen Ausführungsvarianten bekannt geworden.

Bei einer bekannten Schraube wird ebenfalls die Möglichkeit geschaffen, profilierte Plotten jeweils im Bereich einer Profilerhebung an einem festen Unterbau zu befestigen. Gerade bei Platten aus porösem Material, wie beispielsweise aus Kunststoff oder l'aserzement ergeben sich besondere Schwierigkeiten beim Herstellen dea größex'en Bohrloches in den profilierten Platten mit Hilfe der radial abstehenden Bohransätze, weil schon vor dem Einsatz dieser Bohransätze das Gewinde des Gewindeabschnittes in den festen Unterbau eingetrieben wird, so daß sich der Vorschub dieser Schraube beim Eindrehen nach der Gewindesteigung richtet. Durch die relativ große Drehzahl beim Eindrehen solcher Schrauben ergibt sich für den Bohrvorgang mittels der Bohransätze ein zu rascher Vorschub, was zu einem Ausbrechen im Bereich der Durchgangsbohrung in den profilierten Platten führt. Dies kann in weiterer Folge zu einer Undichtheit führen, da solche profilierten Platten hauptsächlich auch bei Dächern eingesetzt werden. Bei dieser bekannten Ausgestaltung ist ferner nachteilig, daß zwischen der Bohrspitze und dem Gewindeabschnitt weitere radial abstehende Bohransätze vorge-

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seliun sind, so daß die Schraube nach dem Durchtreten dieser Bohransätze im Bereich der profilierten Platten frei nach unten fallen kann, bis die Bohrspitze dann auf dem festen Unterbau zur Anlage kommt. Dies führt zu Störungen beim Einschrauben und in der Regel zu einem schrägen Einschrauben, da keine Führung mehr im Bereich des Schraubenschaftes vorhanden ist.

Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Schraube zu schaffen, die speziell für den Einsatz bei der Befestigung von profilierten Platten geeignet ist, wobei während des Einschraubvorganges eine ständige Führung der Schraube gegeben ist und bei der der Bohrvorschub beim Einsatz der Bohrnrisätze unabhängig ist von der Gewindesteigung.

Erfindungsgemäß gelingt dies bei einer Schraube der eingangs genannten Art dadurch, daß die Länge zwischen dem Anfang des Gewindeabschnittes im Bereich der Bohrspitze der Schraube und den Bohrung al ζ en miDahcivud dem Abstand resultierend aus der Höhe der ProfiIerhebung der profilierten Platten abzüglich der Dicke der Platten entspricht. Durch diese konkreten erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, daß bis zum Ansetzen der Bohrspitze auf dem festen Unterbau die Schraube in der profilierten Platte geführt ist und zwar durch den hindurchgedrehten Gewindeabschnitt. Andererseits wird durch diese besondere Konstruktion erreicht, daß der Bohrvorschub bei Einsatz der Bohransätze allein durch den Druck auf die Schraube bestimmt wird und nicht in Abhängigkeit von der Drehzahl durch die gegebene Gewindesteigung. Sobald nämlich der Gewindeabschnitt in der festen Unterlage zum Einsatz kommt, ist der Bohrvorgang der Bohransätze bereits abgeschlossen bzw. unmittelbar vor dem Abschluß. Es kann daher nicht zu einem Ausbrechen oder zu einem ungewollten Abbrechen dieser Bohransätze kommen. Außerdem ist dadurch gewähr-

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leistet, daß bis zum Einsetzen des Gewindeabsclmittes in den festen Unterbau sowohl durch die Bohrspitze als auch durch die in der erweiterten Bohrung in der profilierten Platte x'obierenden Bohraiiüa'tue oiiio Iioppel führung gegeben ist.

Bei Versuchen hat sich gezeigt, daß gerade bei profilierten Platten aus Faserzement durch die erfindungsgemäße Schraube eine Möglichkeit der Direktbefestigung gegeben ist. Bisher mußten bei solchen profilierten Platten aus Faserzement auf jeden Fall die Eintrittsbohrungen in den Platten durch ein Vorbohren hergestellt werden, worauf dann erst die Schrauben eingesetzt werden konnten.

Weitere erfindungsgemäße Merkmale und besondere Vorteile werden in der nachstehenden Beschreibung anhand der Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch eine profilierte Platte; Fig. 2 eine erfindungsgemäße Schraube, die bei einem festen Unterbau aus Metall zum Einsatz kommt; Fig. J ein Einsatzbeispiel einer solchen Schraube nach Fig. 2; Fig. 4- eine Schraube für den Einsatz bei einem festen Unterbau aus Holz und Fig. 5 ein diesbezügliches Einsatzbeispiel; Fig. 6 einen Schnitt durch zwei einander überlappende profilierte Platten; die Fig. 7 und 8 zwei Quersclmittsformen der Schraube im Bereich der Bohransätze.

Die profilierten Platten sind in bestimmten Maßen genormt. Bei der in Fig. 1 dargestellten Wellplatte ist die Höhe H einer Profilerhebung 2 und die Dicke D und somit auch der Abstand A normmäßig vorgegeben. Ec sind also die auf dem Markt befindlichen Platten 1 der verschiedensten Hersteller immer mit den gleichen Abmessungen versehen.

Die Schraube 3 nach Fig. 2 besteht aus einer Bohrspitze 4-, einem Schraubenschaft mit einem an die Bohrspitze 4- anschlie-

ßenden, selbatachneidenden üewindeabschnitt 5» einem gewinde freien Abschnitt 6 sowie einem Schraubenkopf 7· Am Übergang zwischen dem Gewindeabschnitt 5 und dem gewindefreien Schaftabschnitt 6 sind radial auskragende Bohransätze 8 vorgesehen.

Zur Ermöglichung eines optimalen Bohrens, Eindrehens, Gewindeschneiden und einer optimalen Führung während des Eindrehens weist die Schraube 3 von einer Platte 1 abhängige Abmessungen auf, welche wie folgt bestimmt sind. Die Länge L zwischen dem Anfang des Gewindeabschnittes 5 im Bereich der Bohrspitze 4 und den Bohransätzen 8 entspricht dabei dem Abstand A, der eben aus der Höhe H der Profilerhebung 2 abzüglich der Dicke D der Platten 1 entspricht.

Bei der Schraube nach Fig. 2 ist im Bereich des Gewindeabschnittes 5 ein Maschinengewinde vorgesehen und die Bohrspitze 4 ist als Metallbohrspitze ausgeführt, so daß eine solche Schraube 3 für den Einsatz in einem metallischen, festen Unterbau 9 geeignet ist. Bei einer solchen Ausführung ist es weiters zweckmäßig, wenn die Summe aus der Länge L des Beginns des Gewindeabschnittes 5 his zu den Bohransätzen 8 und der Länge B der Bohrspitze 4 annähernd der Höhe H der Profilerhebung 2 der profilierten Platten 1 entspricht, wobei die Länge B der Bohrspitze 4 gleih oder größer ist als die Dicke D der profilierten Platten 1.

Wenn nun die Fig. 3 betrachtet wird, dann ist ersichtlich, daß beim Eindrehen einer Schraube 3 vorerst die Bohrspitze 4 durch die Platte 1 hindurchgeführt wird, worauf dann durch das in die Bohrungswand eingreifende Gewinde des Gewindeabschnittes 5 eine Führung und somit eine Ausrichtung der Schraube 3 gewährleistet ist. Wenn dann die Bohransätze 8 zum Einsatz kommen, ist bei einer solchen Ausführung höchstens noch ein Gewindegang am unteren Hand der Platte 1

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im Einsatz, wobei dieser eine Gewindegang keine Vorschuberhöhung mit sich bringen kann. Es wird dann also der Bohrvorgang mit den Bohransätzen 8 eingeleitet, so daß in der Platte 1 eine größere Durchgangsbohrung IO hergestellt wird. Bereits während dieses Bohrvorganges mittels der Bohransätze 8 ist bereits die Bohrspitze 4- in den festen Unterbau 9 z.B. aus einer metallischen Profilschiene eingedrungen. Durch die besonderen Abmessungen im Bereich des Schraubenschaftes wird nun erreicht, daß vor dem Einsetzen des Gewindeabschnittes 5 in der Bohrung im festen Unterbau 9 der Bohrvorgang durch die Bohransätze 8 in der Platte 1 beendet ist bzw. die Beendigung dieses Bohrvorganges unmittelbar bevorsteht. Es wird dadurch erreicht, daß der Bohrvorgang in einer Vorschubgeschwindigkeit erfolgen kenn, die eben für das Bohren zweckmäßig ist. Das Eindrehen des Gewindes erfolgt dann mit einer wesentlich größeren Vorschubgeachwindigkeit, do dieser Vorschub durch die Drehzahl beim Eindrehen der Schraube und die Gewindesteigung gegeben ist.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, daß eine saubere Bohrung in der profilierten Platte 1 hergestellt werden kann ohne Ausreißen der Bohrungswände und ohne unbeabsichtigtes Abreißen der Bohransätze 8. Gerade bei Aufbruch empfindlichen profilierten Platten, wie beispielsweise Faserzementplatte^ ist dies von besonderer Bedeutung.

Bei der Ausführung nach Pig. 4- handelt es sich um eine Schraube 3 mit einem Holzschraubengewinde im Bereich des Gewindeabschnittes 5 und einer darauf abgestimmten Bohrspitze 4-, bei welcher eine eingefräste Schneidnut 11 vorgesehen ist. Die Schneidnut erstreckt sich auch in den Gewindeabschnitt 5 hinein. Wenn also der feste Unterbau 9 aus Holz besteht, muß zwangsläufig ein Gewindeabschnitt 5 nach Art eines HoIzSchraubengewindes vorgesehen werden. Ein sol-

ch(?n Hülüachraubeiigowindu hot eine noch größero Gewindesteigung als ein Maschinengewinde, so daß gerade auch bei einer solchen Ausführung die erfindungsgemäßen Abmessungen von wesentlicher Bedeutung sind. Auch bei dieser Ausgestaltung ist die Länge L annähernd auf den Abstand A bei den profilierten Platten 1 abgestimmt. Die Bohrspitze 4 ist bei dieser Ausführung jedoch wesentlich kürzer ausgeführt, da bei einer Holzschraube möglichst rasch an die Bohrspitze das Gewinde anschließen muß. Es kann daher bei dieser speziellen Ausgestaltung zusätzlich zu den Bedingungen der besonderen Länge L die weitere zweckmäßige Ausführung gefordert werden, nach der die Summe aus der Länge L des Beginns des Gewirideabschnittes 5 bis zu den Bohransätzen 8 und der Länge B der gewindefreien Bohrspitze 4 gleich oder kleiner ist als die Höhe H der Profilerhebung 2 der profilierten Platten 1, wobei die Länge B der gewindefreien Bohrspitze 4 gleich oder kleiner ist als die Dicke D der Platten 1. Ein Einsatzbeispiel einer solchen Schraube 3 gemäß Fig. 4 ist in Fig. 5 dargestellt. Auch hier ist wiederum gezeigt, daß bei Einsetzen der Bohrspitze 4 in den festen Unterbau 9 aus Holz dor üohrvorgari^· durch die Bohi'anuätze 8 bereitü beendet iyt bzw. die "Beendigung unmittelbar bevorsteht. Es ist außerdem auch hier dann wieder eine entsprechende Führung beim Einschrauben bis zum Einsetzen des Gewindes in den festen Unterbau 9 gegeben.

In Fig. 6 ist ein Querschnitt durch einen Plattenstoß gezeigt, wo also zwei profilierte Platten 1 an ihren benachbarten Enden übereinandergelegt sind. Bei einem solchen Plattenstoß sind aus Führungsgx-ünden selbstverständlich die Abmessungen der Schraube auf die unten liegende profilierte Platte 1 abgestimmt, zumal in dem gegenüber dem Unterbau relativ weicheren Material der profilierten Platten 1 der unmittelbar an die Bohransätze 8 anschließende Bereich des Gewindeabschnittes überdreht, so daß dann durch den Gewinde-

außendurchmeaser praktisch die Führung gegeben ist und der Vorschub des Bohrvorganges der Bohransätze 8 nicht von der Gewindesteigung bestimmt wird. Bei einer Ausführung mit Holzschraubengewinde wird üblicherweise nicht von einer Bohrspitze und einem auf die Bohrspitze folgenden Gewindeabschnitt gesprochen werden können, da zum bestmöglichen Eingreifen im festen Unterbau der Gewindeabschnitt bis unmittelbar zur Bohrspitze am freien Ende der Schraube geführt ist. Bei einer solchen Ausgestaltung entspricht, dann die Länge L vom freien Ende der Schraube bis zu den Bohransätzen 8 annähernd dem oben näher erläuterten Abstand A der profilierten Platten 1.

Gerade bei Einsatz eines Gewindeabschnittes 5 in Form eines Holzschraubengewindes und bei einem Einsatz solcher Schrauben bei Faserzementplatten ergeben sich Schwierigkeiten beim Einbohren bzw. beim Durchbohren der Faserzementplntten. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Bohrspitze 4- bei der Schraubenausführung nach Fig. 4 mit einem Spitzenwinkel von annähernd 90° ausgestattet, so daß ein Absplittern und Springen der profilierten Platten im Einbohrbereich verhindert werden kann.

Die Bohransätze 8 können in bekannter Weise paarweise einander gegenüberliegend angeordnet werden. Es wäre aber durchaus denkbar, mehrfach am Umfang des Schraubenschaftes verteilt mehrere Bohransätze vorzusehen. Zwei Möglichkeiten für die Ausbildung solcher Bohransätze sind den Fig. 7 und. 8 zu entnehmen. Der Unterschied liegt lediglich in den geringfügig anderen Radien am Übergang der Bohransätze 8 zum Schaftabschnitt 6. Eine geringfügige Änderung zwischen diesen beiden Figuren ist auch in der Dicke der Bohransätze 8 gegeben. Wie hier ersichtlich, kann durch eine derartige Ausprägung der Bohransätze 8 eine Möglichkeit geschaffen werden, den Schraubenschaft 6 möglichst wenig zu schwächen,

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da dieser ja das Drehmoment beim Eindrehen des Gewindeabschnittes 5 und beim Bohren durch die Bohrspitze 4 übernehmen muß. Die Bohransätze 8 können eine sehr einfache Form aufweisen, als an ihrer Außenseite abgerundet ausgeführt werden, wobei es bei den meisten Einsatzzwecken praktisch keiner zusätzlichen Schneidwinkel bedarf. Anstelle dor in Form von Flügel ausgebildeten Bohrnnsätze 8 können selbstverständlich auch radial vorstehende, achsparallel zur Schraubenachse ausgerichtete Rippen vorgesehen werden. Solche Rippen könnten gegebenenfalls auch schraubenlinienförmig am Schraubenschaft 6 verlaufen.

Der Bohrdurchmesser C der Bohransätze 8 ist zweckmäßig im Bereich von 2 bis 4 miu größer als der Dui'chmosser E des gewindefreien Schraubenschaftes 6. Es kann dadurch eine genügende Bewegungsmöglichkeit der zu befestigenden profilierten Platten 1 gegenüber dem Unterbau 9 bewerkstelligt werden.

Eine weitere zweckmäßige Ausbildung der erfindungsgemäßen Schraube liegt darin, daß am schraubenkopfseitigen Ende des Schraubenschaftos 6 eine konische Erweiterung 12 vorgesehen ist, wobei der Durchmesser der schraubenkopfseitigen Basis dieser Erweiterung 12 annähernd dem Bohrdurchmesser C der Bohransätze 8 entspricht. Ferner entspricht dieser Durchüiesser annäheaⁿnd dem Lochdurchmesser einer unter dem Schi*aubenkopf 7 einsetzbaren Dichtungsscheibe 13. Die Dichtungsscheibe 13 kann dadurch sehr einfach über die Schraube und somit auch über die Bohransätze 8 unter den Kopf 7 der Schraube eingeführt wurden. Durch die konische Erweiterung 12 wird gewährleistet, daß auch bei einem eventuell schrägen Einbohren der Schraube 3 die Dichtungsscheibe 13 trotzdem gegenüber dem Schraubenkopf zentriert wird, so daß keine Abdichtungsprobleme entstehen können.

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Gex-adfc! bui diesem L'insn Uz.zweck einer ijchraubü 3 ist dtsr Lauf bei einer solchen Dichtungsscheibe 1$ sehr wichtig. Die hier verwendete Dichtungsscheibe 13 besteht aus einer tellerartigen Metallscheibe 14 und einem oder mehreren unterhalb derselben dem Schraubenkopf 7 abgewandt vorgesehenen elastischen Dichtringen 15. Diese Dichtringe weisen zweckmäßig eine Dicke bis au 6 mm auf, so daß eine ausreichende Abdichtung auch bei einer eventuell trotzdem schräg eingeführten Schraube gegeben sein wird.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen wurden anhand einer wellenförmig profilierten Platte beschrieben. Selbstverständlich sind die erfindungsgemäßen Maßnahmen in gleicher Weise für anders profilierte Platten anwendbar, wobei selbstverständlich immer eine Anpassung an die genormten Plattenmaße notwendig ist.

Die angegebenen Maßvergleiche können selbstverständlich in den üblichen Toleranzen variieren, wobei jedoch das Grundmerkmal erhalten bleiben muß, daß vor dem zwangsweisen Einsetzen des Gewindes im festen Unterbau der Bohrvorgang durch die Bohransätze 8 beendet sein muß bzw. die Beendigung dieses Vorganges unmittelbar bevorsteht.

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Claims

Patentansprüche :

1. Schraube mit einer Bohrspitze, einem Schraubenschaft mit einem an die Bohrspitze anschließenden, selbstschneidenden Gewindeabschnitt, einem auf den Gewindeabschnitt folgenden, gewindefreien Abschnitt und einem Schraubenkopf, wobei am Übergang zwischen dem Gewindeabschnitt und dem gewindefreien Schaftabschnitt radial auskragende, flügel-, gewinde- oder rippenartige Bohransätze vorgesehen sind, zur Befestigung von profilierten Platten aus Metall, Kunststoff, Faserzement od. dgl. jeweils im Bereich einer Profilerhebung an einem festen Unterbau, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (L) zwischen dem Anfang des Gewindeabschnittes (5) im Bereich der Bohrspitze (A-) der Schraube (3) und den Bohransätzen (8) annähernd dem Abstand (A) resultierend aus der Höhe (H) der Profilerhebung (2) der profilierten Platten (1) abzüglich der Dicke (D) der Platten (1) entspricht.

2. Schraube nach Anspruch 1, mit einem Maschinengewinde im Bereich des Gewindeabschnittes und einer Metallbohrspitze, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe aus der Länge (L) des Beginns des Gewindeabschnittes (5) bis zu den Bohransätzen (8) und der Länge (B) der Bohrspitze (A) annähernd der Höhe (H) der Profilerhebung (2) der profilierten Platten (1) entspricht, wobei die Länge (B) der Bohrspitze (A-) gleich oder größer ist als die Dicke (D) der profilierten Platten (1).

3. Schraube nach Anspruch 1, mit einem Holzschraubengewinde im Bereich des Gewindeabschnittes und einer

Bohrspitze mit eingefräster Schneidnut, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe aus der Länge (L) des Beginns des Gewindeabschnittes bis zu den Bohransätzen (8) und duv Länge (Ii) der gewindufreien Bohrupitze (4) gleich oder kleiner ist als die Höhe (H) der Profilerhebung (2) der profilierten Platten (1), wobei die Länge (B) dor ge winde I'ruien ßohrupi tzu (4) gleich oder kleiner ist als die Dicke (D) der Platten (1).

4. Schraube n;jch Anspruch 1 mit einem HoIzschraubengewinde im Bereich des Gewindeabschnittes und einer Bohrspitze mit eingefräster Schneidnut, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindeabschnitt (5) bis.unmittelbar zur Bohrspitze am freien Ende der Schraube geführt ist.

5. Schraube nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrspitze (4) einen Spitzenwinkel von annähernd 90° aufweist.

6. Schraube nach den .Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohransätze (8) paarweise einander gegenüberliegend oder mehrfach am Umfang des Schaftes (6) verteilt angeordnet sind.

7. Schraube nach den .Ansprüchen 1 bis 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohransätze (8) in an sich bekannter Weise als über den Schraubenschaft (6) vorstehende , achsparallel zur Schraubenachse ausgerichtete Flügel, Rippen od. dgl. ausgeführt sind.

8. Schraube nach den Ansprüchen 1 bis 4, 6 und 7i dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrdurchmesser (C) der Bohransätze (8) 2 bis 4 mm größer ist als der Durchmesser (E) des Schraubenschaftes.

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9- Schraube nach Anspruch 1 und einem der vorhex'gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am schraubenkopf seitigen Ende des Schraubenschaftes (6) eine konii.c'.ho Erweiterung (1?) vorgonohun iot, woboi der Durohmesser der schraubenkopfseitigen Basis der Erweiterung (12) annähernd dem Bohrdurchmesser (C) der Bohransätze (8) und ferner dem Lochdurchmesser einer unter den Schraubenkopf (7) einsetzbaren Dichtungsscheibe (13) entspricht.

10. Schraube nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsscheibe (13) aus einer tellerartigen Metallscheibe (14) und einem oder mehreren, unterhalb derselben dem Schraubenkopf (7) abgewandt vorgesehenen elastischen Dichtring(en) (15) ·· ■ lbesteht.