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STAND DER TECHNIK
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Bergbau- und Bauwerkzeuge und insbesondere Bohrer mit harter Spitzenzentrierung und Hartlötverbindungs-Kontrollmerkmalen.
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Bohrer werden allgemein bei unterschiedlichen Straßen-, Bergbau- und Aushubvorgängen verwendet. Die Bohrer werden auf eine Tragstruktur, wie zum Beispiel auf eine Drehtrommel montiert. Jeder Bohrer hat typisch eine harte, abnutzungsfeste Bohrspitze, die aus einem Werkstoff, wie zum Beispiel Wolframcarbid, hergestellt ist, die an einem allgemein kegelförmigen Stahlkopfteil des Bohrers befestigt ist.
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Die harte Bohrspitze ist typisch in eine Kerbe oder Tasche hartgelötet, die in dem Kopfteil des Bohrers ausgebildet ist, indem eine Lötlegierung verwendet wird, so dass eine Lötverbindung zwischen der harten Bohrspitze und dem Bohrerkörper, das heißt dem Kopfteil, ausgebildet wird. Im Verlauf des Bohrerbetriebs, unterliegt die Lötverbindung schweren Belastungen aufgrund des kontinuierlichen intermittierenden starken Aufschlagens der Spitze gegen das jeweilige Unterlagenmaterial. Im Laufe der Zeit kann die Lötverbindung ausreichend Belastung erfahren, so dass sie versagt, was es der harten Bohrspitze erlaubt, sich von dem Bohrerkörper zu trennen. Wenn der Bohrer die harte Bohrspitze verliert, ist der Bohrer offensichtlich für den Bohrvorgang nicht mehr von Nutzen.
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Es ist daher wichtig, dass die Lötverbindung eine gleichmäßige und konsistente Befestigung zwischen der harten Bohrspitze und dem Bohrerkörper bereitstellt und auch eine starke und zuverlässige Verbindung dazwischen, um zu vermeiden, dass sich die harte Bohrspitze von dem Bohrerkörper trennt.
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Man versteht daher, dass es sehr wünschenswert wäre, einen verbesserten Bohrer bereitzustellen, der Nachteile, Unzulänglichkeiten und Einschränkungen bekannter Werkzeuge überwindet. Man versteht daher auch, dass es sehr wünschenswert wäre, einen verbesserten Bohrer mit einer verbesserten Lötverbindung bereitzustellen, der Nachteile, Unzulänglichkeiten und Einschränkungen bekannter Werkzeuge überwindet.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der Erfindung weist ein Bohrer einen länglichen Körper auf, der einen Schaftteil und einen Kopfteil mit einem axialen Vorderende hat. Der Kopfteil definiert eine Tasche an seinem axialen Vorderende. Die Tasche weist eine Bodenoberfläche und eine Seitenwand auf, die sich von der Bodenoberfläche ausgehend erstreckt, wobei die Seitenwand der Tasche eine Vielzahl von Vorsprüngen aufweist, die sich von der Seitenwand auswärts erstrecken. Der Bohrer weist auch eine harte Bohrspitze auf, die befestigbar in der Tasche des Kopfteils aufgenommen ist. Die Vielzahl von Vorsprüngen ist strukturiert und eingerichtet, um die harte Bohrspitze in der Tasche zu positionieren und das Bilden einer Lötverbindung zwischen der harten Bohrspitze und der Tasche des Kopfteils zu erleichtern.
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In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der Erfindung weist ein Bohrer einen länglichen Körper auf, der einen Schaftteil und einen Kopfteil mit einem axialen Vorderende hat. Der Kopfteil definiert eine Tasche an seinem axialen Vorderende. Die Tasche weist eine Bodenoberfläche und eine Seitenwand auf, die sich von der Bodenoberfläche ausgehend erstreckt, wobei die Seitenwand der Tasche mindestens zwei Vorsprünge aufweist, die sich von der Seitenwand auswärts erstrecken. Der Bohrer weist auch eine harte Bohrspitze auf, die befestigbar in der Tasche des Kopfteils aufgenommen ist. Die mindestens zwei Vorsprünge sind strukturiert und eingerichtet, um die harte Bohrspitze in der Tasche zu positionieren und das Bilden einer Lötverbindung zwischen der harten Bohrspitze und der Tasche des Kopfteils zu erleichtern.
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der Erfindung weist ein Bohrer einen länglichen Körper auf, der einen Schaftteil und einen Kopfteil mit einem axialen Vorderende hat. Der Kopfteil definiert eine Tasche an seinem axialen Vorderende. Eine Vielzahl von Vorsprüngen erstreckt sich jeweils von einer Seitenwand der Tasche auswärts. Der Bohrer weist auch eine harte Bohrspitze auf, die befestigbar in der Tasche des Kopfteils aufgenommen ist. Die Vielzahl von Vorsprüngen ist strukturiert und eingerichtet, um die harte Bohrspitze in der Tasche zu positionieren.
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Diese und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung versteht man nach einer Durchsicht dieser Spezifikation und der Zeichnungen besser.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine isometrische Ansicht eines Bohrers gemäß einem Aspekt der Erfindung.
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2 ist eine teilweise Ansicht eines Kopfteils des in 1 veranschaulichten Bohrers gemäß einem Aspekt der Erfindung.
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2A ist eine teilweise Ansicht eines zusätzlichen Kopfteils ähnlich zu 2 gemäß einem zusätzlichen Aspekt der Erfindung.
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2B ist eine teilweise Ansicht eines zusätzlichen Kopfteils ähnlich zu 2 und 2A gemäß noch einem zusätzlichen Aspekt der Erfindung.
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3 ist eine teilweise Ansicht eines Kopfteils des in 1 veranschaulichten Bohrers mit einer harten Bohrspitze darin eingefügt, gemäß einem Aspekt der Erfindung.
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4A ist eine teilweise Querschnittansicht eines anderen Kopfteils eines Bohrers gemäß einem Aspekt der Erfindung.
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4B ist eine teilweise Querschnittansicht eines anderen Kopfteils eines Bohrers gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung.
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4C ist eine teilweise Querschnittansicht eines zusätzlichen Kopfteils eines Bohrers gemäß einem zusätzlichen Aspekt der Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Unter Bezugnahme auf die 1, 2 und 3, ist ein Bohrer, allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet, gemäß Aspekten der Erfindung veranschaulicht. Es ist klar, dass die Erfindung an unterschiedliche Arten von Bohrwerkzeugen, die bei unterschiedlichen Arten von Bohrvorgängen nützlich sind, angewandt werden kann. Zu beispielhaften Vorgängen gehören uneingeschränkt Straßenplanieren (oder Straßenfräsen), Kohlenbergbau, Betonbohren und andere Arten von Bohrvorgängen, bei welchen ein Bohrer mit einem harten Bohrelement gegen eine Unterlage schlägt (zum Beispiel Bodenschichten, Straßenpflaster, Straßenasphaltmaterial, Beton und dergleichen), wobei die Unterlage in Stücke unterschiedlicher Größen gebrochen wird, darunter größere Stücke oder Brocken oder kleinere Stücke, darunter staubähnliche Partikel. Zusätzlich ist klar, dass der erfindungsgemäße Bohrer 10 in unterschiedlichen Größen und Maßen in Abhängigkeit von der gewünschten Anwendung des Werkzeugs hergestellt werden kann.
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Der Bohrer 10 hat eine zentrale Längsachse X-X. Der Bohrer 10 weist einen länglichen Bohrwerkzeugkörper, allgemein mit 12 bezeichnet, auf, der typisch zum Beispiel aus Stahl hergestellt ist. Der längliche Körper 12 hat ein axiales Vorderende 14 und ein axiales Hinterende 16.
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Der längliche Körper 12 weist ferner einen Kopfteil 18 neben dem axialen Vorderende 14 und einen Schaftteil 20 neben dem axialen Hinterende 16 auf. Der Schaftteil 20 kann mit unterschiedlichen Formen und Konfigurationen versehen sein. Bei einem Aspekt kann der Schaftteil 20 strukturiert und eingerichtet sein, um drehbar zu sein, so dass der Bohrer 10 ein Bohrwerkzeug des drehbaren Typs ist. Der Werkzeugkörper 12 kann auch einen Kragenteil 21 aufweisen.
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Der Kopfteil 18 definiert eine Tasche 22 an oder neben dem axialen Vorderende 14 des Werkzeugkörpers 12. Die Tasche 22 weist eine Bodenoberfläche 24 und eine Seitenwand 26, die sich von der Bodenoberfläche 24 erstreckt, auf. Bei einem Aspekt ist die Seitenwand 26 kontinuierlich und hat eine allgemeine Kreisform. Die Seitenwand 26 definiert eine Taschenöffnung 28 an oder neben dem axialen Vorderende 14 des Werkzeugkörpers 12. Die Taschenöffnung 28 liegt allgemein gegenüber oder entgegengesetzt zu der Bodenoberfläche 24. Bei einem Aspekt hat die Tasche 22 eine allgemein zylindrische Form.
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Die Tasche 22 des Kopfteils 18 ist strukturiert und eingerichtet, um eine harte Bohrspitze 30 aufzunehmen (siehe zum Beispiel 3). Die harte Bohrspitze 30, die zum Beispiel aus einem Wolframcarbidmaterial oder anderen geeigneten harten Materialien, die für solche Bohrer verwendet werden, hergestellt sein kann, kann zum Beispiel durch Hartlöten der harten Bohrspitze 30 an der Tasche 22 des Kopfteils 18, wie hier ausführlicher beschrieben, befestigt oder angebracht werden.
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Unter weiterer Bezugnahme auf die 1, 2 und 3, weist die Tasche 22 ferner eine Vielzahl von Vorsprüngen 32 und 34 auf, die sich allgemein von der Seitenwand 26 der Tasche 22 auswärts erstrecken. Mit anderen Worten stehen die Vorsprünge 32 und 34 von der Seitenwand 26 vor oder erstrecken sich in den Raum, der von der Tasche 22 definiert wird. Bei einem Aspekt ist die Vielzahl von Vorsprüngen 32 und 34 strukturiert und eingerichtet, um die harte Bohrspitze 30 in der Tasche 22 auszurichten oder zu positionieren und beim Bilden der Lötverbindung zwischen der harten Bohrspitze 30 und der Tasche 22 des Kopfteils 18 zu helfen oder es zu erleichtern. Spezifischer zum Erleichtern des Bildens der Lötverbindung zwischen, zum Beispiel, einer ringförmigen äußeren Seitenwand 36 und dem Boden 38 der harten Bohrspitze 30 und der Seitenwand 26 und der Bodenoberfläche 24 der Tasche 22.
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Bei einem Aspekt der Erfindung weisen die Vorsprünge 32 eine erste Gruppe von Vorsprüngen auf, die an oder neben der Taschenöffnung 28 ausgebildet oder positioniert sind. Zusätzlich weisen die Vorsprünge 34 eine zweite Gruppe von Vorsprüngen auf, die an oder neben der Bodenoberfläche 24 der Tasche 22 ausgebildet oder positioniert sind. Bei einem Aspekt sind die Vorsprünge 32 von den Vorsprüngen 34 beabstandet. Man versteht jedoch, dass die Vorsprünge 32 und/oder 34 an unterschiedlichen anderen Stellen auf der Seitenwand 26 innerhalb der Tasche 22 ausgebildet oder positioniert sein können.
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Bei einem anderen Aspekt der Erfindung ist jeder der Vorsprünge 32, zum Beispiel die erste Gruppe von Vorsprüngen, allgemein axial mit jedem der entsprechenden Vorsprünge 34, zum Beispiel der zweiten Gruppe von Vorsprüngen, wie zum Beispiel von der Mittenlinie C, die in 2 gezeigt ist, veranschaulicht, ausgerichtet. Es ist jedoch klar, dass die Vorsprünge 32 ausgebildet oder positioniert sein können, um nicht axial mit den Vorsprüngen 34 ausgerichtet zu sein, zum Beispiel können die Vorsprünge 32 axial von den Vorsprüngen 34 versetzt sein.
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Bei einem Aspekt haben die Vorsprünge 32 und 34 unterschiedliche Größen, Formen und Konfigurationen. Wie in 2 veranschaulicht, sind die Vorsprünge 32 allgemein hinsichtlich der Oberfläche kleiner als die Vorsprünge 34, könnten aber ausgebildet sein, um gemäß Aspekten der Erfindung unterschiedliche Größenverhältnisse zu haben. Wie zum Beispiel in 2 veranschaulicht, können die Vorsprünge 32 und/oder die Vorsprünge 34 daher allgemein rechteckige Formen haben, könnten aber ausgebildet sein, um gemäß Aspekten der Erfindung unterschiedliche Formen zu haben, wie zum Beispiel quadratisch.
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Bei einem anderen Aspekt der Erfindung kann die Vielzahl von Vorsprüngen 32 und/oder 34 regelmäßig um die Seitenwand 26 der Tasche 22 umfänglich beabstandet sein. Bei einem Beispiel veranschaulicht 2 vier Vorsprünge 32, die gleichmäßig um die Seitenwand 26 beabstandet sind, und vier Vorsprünge 34, die gleichmäßig um die Seitenwand 26 beabstandet sind. Die vier Vorsprünge 32 und die vier Vorsprünge 34 sind um etwa 90° voneinander beabstandet, wie zum Beispiel von der Mittenlinie C jedes Vorsprungs aus gemessen. Man versteht, dass eine zusätzliche Anzahl von Vorsprüngen 32 und/oder 34 erfindungsgemäß verwendet werden kann.
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Bei einem anderen Beispiel veranschaulicht 2A drei Vorsprünge 32a, die gleichmäßig um die Seitenwand 26a beabstandet sind, und drei Vorsprünge 34a, die gleichmäßig um die Seitenwand 26a beabstandet sind. Die drei Vorsprünge 32a und die drei Vorsprünge 34a sind um etwa 120° voneinander beabstandet, wie zum Beispiel von der Mittenlinie C jedes Vorsprungs aus gemessen.
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Bei einem anderen Beispiel veranschaulicht 2B zwei Vorsprünge 32b, die gleichmäßig um die Seitenwand 26b beabstandet sind, und zwei Vorsprünge 34b, die gleichmäßig um die Seitenwand 26b beabstandet sind. Die zwei Vorsprünge 32b und die zwei Vorsprünge 34b sind um etwa 180° voneinander beabstandet, wie zum Beispiel von der Mittenlinie C jedes Vorsprungs aus gemessen.
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Unter Bezugnahme auf 3, hat die Tasche 22 des Kopfteils 18 einen ersten Durchmesser D1, zum Beispiel von einer Stelle auf der Seitenwand 26 zu einer gegenüber liegenden Stelle auf der Seitenwand 26 gemessen. Jeder der Vielzahl von Vorsprüngen 32 weist eine Außenseite 40 auf, und jeder der Vielzahl von Vorsprüngen 34 weist eine Außenseite 42 auf. Gegenüberliegende Außenseiten 40 und gegenüberliegende Außenseiten 42 definieren jeweils einen zweiten Durchmesser D2, wie zum Beispiel von einer Stelle auf einer Außenseite 40 zu einer gegenüberliegenden Stelle auf einer Außenseite 40 gemessen, und ähnlich von einer Stelle auf einer Außenseite 42 zu einer gegenüberliegenden Stelle auf einer Außenseite 42 gemessen (oder als ein Durchmesser eines Kreises gemessen, der die Außenseiten 40 und/oder Außenseiten 42 enthält). Bei einem Aspekt ist der erste Durchmesser D1 größer als der zweite Durchmesser D2, das heißt, D2 ist kleiner als D1.
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Unter weiterer Bezugnahme auf 3, definiert die harte Bohrspitze 30 einen dritten Durchmesser D3. Gemäß einem Aspekt ist der zweite Durchmesser D2 größer als der dritte Durchmesser D3, das heißt, D3 ist kleiner als D2, was auch bedeutet, dass D3 kleiner ist als D1.
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Während des Zusammenbauens des Bohrers 10, wird die harte Bohrspitze 30 in der Tasche 22 des Kopfteils 18 platziert. Wie beschrieben, ist die Vielzahl von Vorsprüngen 32 und 34 strukturiert und eingerichtet, um die harte Bohrspitze 30 in der Tasche 22 auszurichten oder zu positionieren und beim Bilden der Lötverbindung zwischen der harten Bohrspitze 30 und der Tasche 22 des Kopfteils 18 zu helfen oder es zu erleichtern. Genauer genommen ist die Vielzahl von Vorsprüngen 32 und 34 strukturiert und eingerichtet, um die harte Bohrspitze 30 in der Tasche 22 auszurichten oder zu positionieren, um das Bilden einer Lötverbindung zum Beispiel zwischen der ringförmigen Außenwand 36 und dem Boden 38 der harten Bohrspitze 30 und der Seitenwand 26 und der Bodenoberfläche 24 der Tasche 22 zu erleichtern.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Vielzahl von Vorsprüngen 32 und 34 strukturiert und eingerichtet, um die harte Bohrspitze 30 in der Tasche 22 allgemein zu zentrieren und das Bilden der Lötverbindung zwischen der harten Bohrspitze 30 und der Tasche 22 des Kopfteils 18 zu erleichtern. Während des Lötvorgangs wird die Lötlegierung in Feststoffform nahe an den zu lötenden Bauteilen platziert. Wenn die Legierung und die Bauteile die Lötschmelztemperatur erreichen, verteilt sie sich durch den Fugenbereich durch Kapillarwirkung und verbindet die Bauteile miteinander. Die Kapillarwirkung wird von der Menge an Abstand zwischen den Bauteilen beeinflusst und ist für das Schaffen hochwertiger Lötverbindungen wichtig. Die Vorsprünge 32 und 34 hindern die harte Bohrspitze 30 daran, sich gegen die Seitenwand 26 der Tasche 22 zu bewegen. Wenn große Bereiche von Bauteilen einander berühren, fließt Lötmaterial nicht hindurch. Auf entgegengesetzten Seiten wird die Kapillarwirkung aufgrund der großen Spalte behindert und es können Leerstellen entstehen, die zu einer schwachen Lötverbindung führen. Diese Leerstellen und Bereiche, in welchen kein oder minimales Lötmaterial an den Bauteilen befestigt ist, kann zu frühzeitigem Versagen der Bohrspitze 30 führen.
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Die 4A, 4B und 4C veranschaulichen andere Vorsprungeinrichtungen und -konfigurationen gemäß Aspekten der Erfindung. 4A veranschaulicht zum Beispiel Vorsprünge 132a, die neben der Taschenöffnung 128a ausgebildet sind, und Vorsprünge 134a, die auf der Seitenwand 126a ausgebildet, aber von der Bodenoberfläche 124a beabstandet sind. Bei einem weiteren Beispiel veranschaulicht 4B einen länglichen Vorsprung 132b, der auf der Seitenwand 126b ausgebildet ist und sich von der benachbarten Bodenoberfläche 124b erstreckt. Bei noch einem anderen Beispiel veranschaulicht 4C einen länglichen Vorsprung 132c, der auf der Seitenwand 126c ausgebildet aber von der Bodenoberfläche 124c und der Taschenöffnung 128c beabstandet ist. Bei jedem der Beispiele, die in 4A, 4B und 4C gezeigt sind, versteht man, dass zusätzliche Vorsprünge 132a, 134a, 132b und 132c um jeweilige Seitenwände 126a, 126b und 126c gemäß Aspekten der Erfindung, wie hier beschrieben, vorgesehen sind. Zusätzlich versteht man, dass andere Vorsprungeinrichtungen und -konfigurationen gemäß Aspekten der Erfindung vorgesehen werden können.
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Die Vorsprünge, zum Beispiel die Vorsprünge 32 und 34, können während der Herstellung, zum Beispiel durch Kaltformen der Tasche 22 und Vorsprünge 32 und 34 in dem axialen Vorderende 14 des Kopfteils 18, zum Beispiel in dem Bohrwerkzeugkörper-Nasenteilen ausgebildet werden, während andere Teilmerkmale allmählich ausgebildet werden. Die Vorsprünge 32 und 34 können zum Beispiel auch ausgebildet werden, indem ein Bohrerkörper genommen und eine Bohrung in dem axialen Vorderende 14 vorgebohrt wird, und dann ein geformter Stempel in die Tasche 22 als ein Nebenvorgang gedrückt wird, und Teile der Taschenseitenwände 26 und Bodenmaterial um die Stempelform staucht, die die Vorsprungmerkmale 32 und 34 schaffen.
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Obwohl besondere Aspekte dieser Erfindung oben zur Veranschaulichung beschrieben wurden, ist für den Fachmann klar, dass zahlreiche Variationen von Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden können, ohne die Erfindung, wie sie in den anliegenden Ansprüchen definiert ist, zu verlassen.
