DE2715190A1

DE2715190A1 - Vorrichtung zum verbinden von bewehrungsstahlstangen

Info

Publication number: DE2715190A1
Application number: DE19772715190
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Malcolm Bowmer
Original assignee: ZEITGEIST AG
Current assignee: ZEITGEIST AG
Priority date: 1976-04-07
Filing date: 1977-04-05
Publication date: 1977-10-27
Also published as: CA1059301A; ZA762084B; HK55079A; FR2347505A1; NL7702571A; JPS52123523A; BR7702260A; MY8000076A; GB1535138A

Description

ZEITGEIST AG, of, c/o Trust Firm Ernst Hunter, Baarer Straße 77, 6302 Zug, Schweiz

Vorrichtung zum Verbinden von Bewehrungsstahlstangen

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zum stumpfendigen Verbinden von Bewehrungsstahlstangen, die bei der Herstellung von Stahlbetonbauelementen eingesetzt werden.

Venn Bewehrungsstahlstangen vor dem Gießen des Betons eingelegt werden, ist es üblich, die benachbarten Enden der in ihrer Längsachse miteinander fluchtenden Stangen zu überlappen, um eine MaterialSchwächung in der Verbindungszone zu vermeiden. Bei diesem Verfahren wird jedoch Stahl verschwendet.

Zur Vermeidung dieses Nachteiles ist vorgeschlagen worden, aneinander stoßende Stahlstangen in eine Stahlhülse zu stecken und diese Stahlhülse mittels einer hydraulischen Presse in mehreren paralell zueinander angeordneten Ebenen auf die Stahlstangen zu drücken.

Der Hauptnachteil dieses Vorschlages ist die Tatsache, daß die erforderliche hydraulische Ausrüstung üblicherweise räumlich sehr umfangreich ist, so daß sie in vielen Fällen nicht in die erforderliche Stellung ge-

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bracht werden kann, da andere Dev/ehrungsstangen den Zugang versperren. ICs ist offensichtlich, daß das hydraulische Gerät seitlich in Stellung gebracht werden muß, da die Stahlstangen axial miteinander fluchten.

Es 1st ferner vorgeschlagen worden, dadurch eine Verbindung herzustellen, daß eine Stahlhülse mittels einer Explosivladung auf die aneinander stoßenden Enden der Stahlstangen gedruckt wird. Dieser Vorschlag hat den Nachteil, daß er mit Geräusch verbunden ist, und daß die Gefahr besteht, daß benachbarte Schalungen oder Beton beschädigt oder versetzt werden können.

Falls Schweißen in Betracht gezogen wird, ist das Verfahren relativ langsam und es ist ein guter Schweißer erforderlich, um eine gute Verbindung zu erzeugen. Darüberhinaus muß dieser Schweißer sehr aufwendiges Gerät verwenden.

Aufgabe der Erfindung ist, eine verbesserte Vorrichtung zum Befestigen einer verbindenden Stahlhülse an den aneinander stoßenden Enden von Bewehrungsstahlstangen vorzuschlagen, die die Nachteile der bisherigen Verwendung solcher Verbindungshülsen eliminiert oder minimiert. Dabei sind Stahlstangen zu verarbeiten, die entweder Oberflächenerhebungen besitzen oder bei denen Oberflächenerhebungen z.B.,ein zv/ischen der Stange und der Hülse eingelegter Draht,eingeführt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll tragbar und an relativ beengten Stellen einsetzbar sein; sie soll ferner zum Befestigen einer Hülse an Stangen einsetzbar sein, die im Durchmesser im Bereich zulässiger Toleranzen z.B. 12% von einander abweichen; und ferner eine zuverlässige Verbindung mit relativ geringem Kraftaufwand herstellen.

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Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Vorrichtung zum Befestigen einer Hülse weitgehend einheitlichen Querschnittes entlang ihrer Länge und mit einem zur Aufnahme von den Enden aneinander stoßender Bewehrungsstahlstangen dimensionierten inneren Querschnitt zur Verbindung koaxial miteinander fluchtender Bewehrungsstahlstangen-Enden vor. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt mindestens zwei Druckmediumpressen mit je einem Zylinder, einem Kolben und einer Kolbenstange. Die Druckraediumzylinder werden durch Bügel in einer nicht von der Hülse beanspruchten Zone mit Abstand paralell zueinander in einer lösbaren Verbindung gehalten. Mindestens zwei Gesenksegmente sind derart lose an den freien Enden der Kolbenstangen befestigt, daß sie relativ zu den Kolbenstangen in Längsrichtung begrenzte Ratationsbewegungen ausführen können. Die Gesenksegmente bilden gemeinsam eine axiale Öffnung, deren Querschnitt mindestens in einem Teil kleiner ist als der äußere Querschnitt der Hülse. Die Gesenksegmente sind durch an den Enden der Kolbenstangen angeordnete Haltevorrichtungen an den Kolbenstangen befestigt. Den Druckmediuiüzylindern sind Drückwerkzeuge zugeordnet, die sich axial in Richtung auf die Gesenksegmente erstrecken. Die Drückwerkzeuge greifen ein Ende der Hülse und verhindern ihre Bewegung in axialer Richtung relativ zu den Stangen. Ringförmige Elemente verbinden die Gesenksegmente operativ derart miteinander, daß sie ihre bereits genannte begrenzte Rotationsbewegung zulassen. Eine komplementäre Formgebung der Gesenksegmente gestattet die Aufnahme der ringförmigen Sicherungselemente.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt Grundplatten, an denen die Druckmediumzylinder befestigt sind. Die Kolbenstangen erstrecken sich durch die Grundplatten. Die Anzahl der Grundplatten entspricht der Anzahl der Gesenksegmente.

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Die Druckwerkzeuge sind vorzugsweise Muffenelemente, die in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung solche externe Abmessungen haben, daß sie in die Bohrung des Gesenkes passen und dadurch sicherstellen, daß die Hülse über ihre ganze Länge verformt wird.

Den ringförmigen Sicherungselementen können Abstandshalter zugeordnet sein, die zwischen den Gesenksegmenten angeordnet sind, wenn die Sicherungselemente im Eingriff sind.

Die kollektiv von den Gesenksegmenten gebildete Öffnung kann symmetrisch angeordnete sich in axialer Richtung erstreckende nach innen ragende Rippen und in den Umfangszonen zwischen den Rippen sich in axialer Richtung erstreckende Einschnitte besitzen, so daß die Hülse durch die Gesenksegmente derart verformt wird, daß sie die Stangenenden nur entlang sich der Rippen der Gesenksegmente entsprechenden,in axialer Richtung erstreckenden, in Umfangsrichtung mit Abstand' zueinander angeordneten Zonen umgreift.

Die Erfindung ist nachstehend anhand einer in den Abbildungen dargestellten Ausführungsform beispielhaft beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Befestigung einer Hülse auf aneinanderstoßenden Enden von Stangen;

Fig. 2 einen Teilschnitt der an den Stangenenden angesetzten Vorrichtung gem.Fig.1 in reduziertem Maßstab;

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Fig. 3 eine geschnittene Draufsicht auf die

Gesenksegmente in vergrößertem Maßstab;

Fig. 4 eine Stirnansicht der Gesenksegmente gem. Fig. 3 in vergrößertem Maßstab, die die Elemente zeigt, durch die die Gesenksegmente miteinander verbunden sind;

Fig. 5 einen Querschnitt V-V gem. Fig. 4 ebenfalls in vergrößertem Maßstab;

Fig. 6 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Elemente zur Verbindung der Gesenksegmente miteinander;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer auf die aneinander stoßenden Enden von zv/ei Stangen aufgeschobene Hülse vor der Verformung der Hülse;

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht der Hülse gem. Fig. 7 nach ihrer Verformung;

Fig. 9 einen Längsschnitt IX - IX gem.Fig. 8 in vergrößertem Maßstab.

Gemäß den Abbildungen besteht eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus zwei separaten Hälften, die sich um Rippenstangen 1 und 2 und eine diese Rippenctangen timgebende zylindrische Hülse 3 miteinander verbinden lassen.

Jede Hälfte der erfindungsgemäßen Vorrichtung besitzt ein Gesenksegment 4 mit Löchern 5 durch die sich die freien Enden von Kolbenstangen 6 von Druckmediumzylindern 9 erstrecken. Die Gesenksegmente 4 sitzen nicht fest auf den Kolbenstangen 6 auf; sie können begrenzte Rotationsbev/egungen relativ zu den Kolbenstangen 6 in Längsrichtung ausführen. Die Kolbenstangen 6 tragen Sprengringe 7 auf einer Seite der Gesenksegmente 4

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und Haltemuttern 8 auf dor anderen Seite der Gecenksegmente 4. Die Druckraediumzylinder 9 sind an einer Grundplatte 10 befestigt. Die Grundplatte 10 ist paralell zu den Gesenksegmenten 4 angeordnet. Die Kolbenstangen 6 erstrecken sich durch die Grundplatte 10. Die Grundplatte 10 besitzt eine Öffnung 11, die die Stange 2 partiell umfaßt.

Die Grundplatte 10 ist mit Druckrauffenelementen 12 ausgerüstet, die derart an der Hülse 3 zum Anliegen kommen, daß sie ihre Längsbev/egung relativ zu den Enden der Stangen 1 und 2 verhindern. Ferner sind die Druckmuffenelemente 12 derart in Richtung auf die Gesenkelemente 4 konisch verjüngt, daß sie in die Öffnung des Gesenkes 4 passen und somit die Verformung der Hülse 3 über ihre gesamte Länge gestatten.

Ein paar der Druckmediumzylinder 9 besitzt Ösen 13, durch die sich eine Gelenkstange 14 erstreckt. Die Gelenkstange 14 trägt Bügel 15, die sich über Zapfen 16 schlagen lassen, mit denen das andere Paar der Druckmediumzylinder 9 ausgerüstet ist. Die Bügel 15 lassen sich durch Bolzen 17 mit den Zapfen 16 verriegeln. Dadurch lassen sich die beiden Hälften der erfindungsgemäßen Vorrichtung an dem von den Gesenksegmenten 4 entfernten Ende lösbar miteinander verbinden. Die o.g. Verbindungen an den von den Gesenksegmenten entfernt liegenden Enden der Zylinder 9 ermöglichen die Aufnahme von Ausgleichskräften, die evtl. kompensiert werden müssen.

Die Gesenksegmente 4 bilden gemeinsam eine Öffnung 10 von der mindestens ein Teil in den Abmessungen kleiner ist, als die äußeren Abmessungen der Hülse 3. Dieser Teil ist durch die Bezugszahl 9 gekennzeichnet.

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Gemäß Fig. 3, 4 und 5 lassen sich die Gesenlcsegmente mit Abstand zueinander um die Stange 1 anordnen. Diese Zuordnung zueinander wird aufrecht erhalten, wenn die Gesenksegmente 4 durch die Wirkung von Abstandshaltern 20 nicht belastet werden. Die Abstandshalter sind zwisehen den beiden Gesenksegmenthälften 4 eingesetzt. Die Abstandshalter 20 besitzen Bohrungen zur Aufnahme von federbelasteten Kugelsperren 21, die in zugeordnete Nuten 22 der gegenüberliegenden Flächen der Gesenlcsegmente 4 eingreifen.

Die beiden Gesenlcsegmente 4 werden, wenn sie um die Stange 1 herum zusammengebaut sind, von Sicherungsringen 23 zusammengehalten, die mit Flanschen 24 der Enden der Gesenlcsegmente 4 im Eingriff stehen. Die Sicherungsringe 23 besitzen kreisförmige Teile 25 und einen Mittelteil 26, der durch die Tangenten zwischen den kreisförmigen Teilen 25 definiert ist. Die Abstandshalter 20 sind in diesem Mittelteil 26 angeordnet und werden von Riegeln 27 und Schrauben 28 derart in Position gehalten, daß sich die Abstandshalter 20 und der Sicherungsring 23 als Einheit manipulieren und in Position rasten lassen.

Es ist bereits erwähnt worden, daß die Gesenksegmente relativ zu den Kolbenstangen 6 eine begrenzte Rotationsbewegung ausführen können. Diese Rotationsbewegung wird durch die Sicherungsringe 23 nicht verhindert, da die kreisförmigen Teile 25 der Sicherungsringe 23 mit den entsprechend kreisförmig geformten Flanschen 24 der Gesenlcsegmente 4 im Eingriff stehen.

Die Öffnung des aus den Gesenksegmenten 4 gebildeten Gesenkes besitzt vier relativ zueinander axial angeordnete nach innen ragende Rippen 29. Der zwischen zwei einander gegenüberliegenden Rippenpaaren 29 gemessene

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Durchmesser ist geringer als der 'ußere Durclimesser der Hülse 3. In der Umfangszone zwischen einander benachbarten Rippen 29 besitzt das Gesenk 4 axial ausgerichtete Einschnitte 30. Der Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden Einschnitten 30 ist größer als der externe Durchmesser· der Hülse 3.

Wenn das Gesenk 4 wie oben beschrieben eingesetzt wird, wird die Hülse 3 in sich in Längsrichtung erstreckenden durch die Rippen 29 bestimmten Zonen fest an die Enden der Stangen 1 und 2 angelegt. Gleichzeitig wird überflüssiges Material der Hülse 3 in die Einschnitte 30 gedrückt. Dadurch besitzt eine anfangs zylindrische Hülse 3 nachdem das Gesenk 4 über sie hinweggezogen wurde anschließend einen weitgehend quadratischen Querschnitt mit abgerundeten Ecken.

Wenn das Gesenk belastet ist, werden die Segmente 4 relativ zueinander leicht nach außen gedruckt, bis ihre weitere Bewegung durch die Sicherungsringe 23 begrenzt wird.

Das Gesenk wird dadurch über die Hülse 3 gezogen, daß Druckmedium dem Zylinder 9 zugeführt v/ird. Durch die gerippte Konfiguration der in der Hülse 3 angeordneten Stangen 1 und 2 wird auf die Gesenksegmente 4 relativ zueinander eine oszillierende Rotationsbewegung ausgeübt, wenn das Gesenk 4 über die Hülse 3 gezogen wird und diese auf die Stäbe 1 und 2 preßt.

Innerhalb der durch praktische Erwägungen gesetzten Grenzen hinsichtlich Gewicht und Grüße ist die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht in der Lage die Hülse über ihre gesamte Länge mit den Stäben 1 und 2 in innigen Kontakt zu bringen. Wenn dies verlangt werden würde, müßte die aufzuwendende Kraft unnötig groß und so

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ausreichend groß sein, daß das Material der Hülse 3 plastisch verformt würde.

Der tatsächliche Verfahrensablauf wird nachstehend anhand Fig. 9 erläutert. Die Hülse 3 wird nur mit den Rippen 31 der Stangen 1 und 2 in festen Kontakt gebracht. In den dazwischen liegenden Bereichen kommt die innere Umfangswand der Hülse 3 mit den Stangen 1 und 2 nicht in Berührung. Als Resultat des erfindungsgemäßen Verfahrensablaufes ist die innere Oberfläche der Hülse 3 gem. Fig. 9 in den Bereichen der Rippen mit den Stangen 1 und 2 verzahnt.

In Fig. 9 ist:

- d_n der innere Durchmesser der verformten Hülse 3 innerhalb der Grenzen d„ (min.) und d„ (max.);

ο S

- d_b der Kerndurchmesser der Stange 1 bzw. 2, d.h. abzüglich der Rippen 31, innerhalb der Grenzen d, (max.) und d, (min.), in Abhängigkeit von den Fertigungstoleransen;

- h die Ilühe der Rippen 31;

- D₁ der äußere Durchmesser der Hülse 3 in einem Dereich, der keine Rippe einschließt;

- D₂ der äußere Durchmesser der verformten Hülse 3 in einem Boreich einer Rippe 31.

Die gev/üncchte Verbindung wird durch eine Kombination der folgenden Effekte bewirkt:

(1) Das Verdrängen von überflüssigem Material der Hülse 3 durch die erfindungsgemäße Konfiguration des Gesenkes 4. Dies värd durch die vier durch die Rippen 29 definierten Kompressionsebenen und die in den Umfangszonen zwischen den Rippen 29 liegenden Entlastungs- bzw. NichtberUhrungsflachen bewirkt.

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(2) Zwischen d und d, besteht ein bestimmtes Ver-

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hältnis. Dieses Verhältnis berechnet sich aus dein Verhältnis d^ (max.) zu h, es schv/ankt von d_o = d, (max.) bis d_ = d, (max. ) + a, v/obei a eine Variable ist, die empirisch ermittelt wird aus d^ (max.) + 2h, den Dehnungsstreckgrenzen der Stangen und der Hülse und der Urafangsspannung der Hülse.

(3) Zv/ischen den Gesenksegmenten 4 ist Verbindungs element angeordnet, das die Differenzen zv/ischen D₁ und Dp ausgleicht. Diese Aufgabe v/ird durch die Ringelemente 23 erfüllt, die so ausgelegt sind, daß sie die Berstkräfte des Gesenkes aufnehmen können, und die im elastischen Bereich des Materials arbeiten. Die Materialelastizität dient in Verbindung mit der begrenzten Rotationsfreiheit des Gesenkes 4 zum Ausgleich der Differenzen zv/ischen D₁ und D₀. Die begrenzte Rotationsfreiheit des Gesenkes 4 wird durch die Abstandshalter 20 kontrolliert, die ferner zur Positionierung der Ringelemente 23 verwendet v/erden, wenn das Gesenk spannungslos ist.

Es hat sich als äußerst vorteilhaft erwiesen, die Hülse mit den Enden der Stangen 1 und 2 nur in mehreren in Umfangsrichtung mit Abstand zueinander angeordneten Längszonen zum Eingriff zu bringen. Die v/ichtigsten Vorteile dieses Verfahrens sind u.a.:

(1) Die Verbindung besitzt eine angemessene mechanische Festigkeit. Zerstörungstests haben gezeigt, daß, vorausgesetzt die Hülse ist ausreichend dimensioniert, die Stangen außerhalb der Zone der Hülse brechen, während die Verbindung selbst intakt bleibt. Mit anderen Worten die Stangen werden nicht aus der Hülse gezogen.

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(2) Um das Gesenk über die Hülse zu ziehen, ist ein geringerer Druck erforderlich, als bei dem Stand der Technik gemäßen Verfahren.

(3) Auf das Gesenk wird eine geringere Berstkraft ausgeübt.

(4) Die Längung der Hülse ist geringer.

(5) Für die Hülse wird weniger Material benötigt, als zur Erzielung des gleichen Querschnittes nach der Verformung, wenn die Hülse die Stange über ihren gesamten Umfang umfassen würde.

(6) Es ist ein geringerer Verschleiß an Gesenk zu erwarten.

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JS

Leerseite

Claims

Ansprüche

Vorrichtung sum Befestigen einer Hülse mit gleichmäßigem externen Querschnitt über ihre gesamte Länge und mit inneren, die Aufnahme von Enden von Bewehrungsstahlstangen gestattenden Querschnitts-üimensionen an stumpf aneinander stoßenden weitgehend koaxial fluchtenden Enden von Bewehrungsstahlstangen, gekennzeichnet durch mindestens zwei Druckmediumpressen (9,6) mit je einem Zylinder (9), einem Kolben und einer Kolbenstange (6); durch Verriegelungseinrichtungen (13 - 17) zur lösbaren Befestigung der Zylinder (9) ■ in einer mit Abstand zueinander paralellen Anordnung um eine der Be\/ehrungsstahlstangen (1,2) in einer nicht von der Hülse 3 beanspruchten Zone; durch mindestens zwei mit begrenzter Rotationsfreiheit relativ in Längsrichtung zu den Kolbenstangen (6) lose an den freien Enden der Kolbenstangen (6) befestigte Gesenksegmente (4), die gemeinsam eine axiale Öffnung (11) mit mindestens einem Teil (19) bilden, dessen Querschnittsdimensionen kleiner sind als die externen Querschnittsdimensionen der Hülse (3); durch an den äußersten freien Enden der Kolbenstangen (6) befestigte Halteeinrichtungen (O) für die Gesenksegmente (4); durch den Druckmediumzylindem(9) zugeordnete, sich in Richtung auf die Gesenksegmente (4) erstreckende Drückeinrichtungen (12), die mit einem Ende der Hülse (3) zum Eingriff kommen und sie an einer Bewegung in axialer Richtung relativ zu den Stangen (1,2) hindert; durch ringförmige Sicherungselement (23) zur temporären Verbindung der Gesenksegmente (4) in einem operativen Verhältnis miteinander und zur Gewährleistung der bereits erwähnten begrenzten Rotationsfreiheit; und durch den ringförmigen Sicherungelementen (23) komplementäre Formationen (24) an den Gesenksegmenten (4) zur Aufnahme der ringförmigen Sicherungselemente (23).

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ORIGINAL INSPECTED
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Druclaaediumsylinder (9) an Grundplatten (10) befestigt sind, durch die sich die Kolbenstangen (6) erstrecken; daß die Verriegelungseinrichtungen (13 - 17) die Zylinder (9) einschl. ihrer Grundplatten (10) miteinander verbinden; daß die Anzahl der Gesenksegmente (4) der Anzahl der Grundplatten (10) entspricht; und daß die Drückeinrichtungen (12) an den Grundplatten (10) befestigt sind.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß den ringförmigen Sicherungselementen (23) Abstandshalter (20) zugeordnet sind, die zwischen den Gesenksegmenten (4) angeordnet sind, wenn die Sicherungselemente (23) im Eingriff sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die kollektiv von den Gesenksegmenten (4) gebildete Öffnung (18) symmetrisch axial angeordnete nach innen ragende Rippen (29) und in den Umfangszonen zwischen den Rippen (29) axial angeordnete Einschnitte (30) besitzt, so daß die Hülse (3) von den Gesenksegmenten (4) so verformt wird, daß sie mit den Enden der Stangen (1,2) nur entlang sich in Axialrichtung erstreckender, mit Umfangsabstand zueinander angeordneter, den Rippen (29) der Gesenksegmente (4) entsprechender Zonen sum Eingriff kommt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4 dadurch gekennzeichnet, daß die Drückeinrichtungen (12) Muffenelemente (12) besitzen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß

die Muffenelemente (12) extern so dimensioniert sind, daß sie in die Öffnung (18) des Gesenkes (4) passen und damit die Verformung der Hülse (3) über ihre gesamte Länge sicherstellen.

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Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis G gekennzeichnet durch vier Druckmediumprescen (9); durch zv/ei Grundplatten (10), an denen je zv/ei Zylinder (9) befestigt sind; und durch zv/ei komplementäre Gesenksegmente (4).

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