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Defibrator zum Bearbeiten faserförmigen Mahlgutes Die Erfindung bezieht
sich auf einen Defibrator zum Bearbeiten faserförmigen Mahlgutes mit einer in einem
Gestell auf einer waagerechten Welle sitzenden, umlaufenden Mahlscheibe und einer
unbeweg-I:clien Mahlscheibe, die beide zusammen von einem zur Aufnahme eines hohen
inneren Dampfdruckes ausgestalteten Gehäuse umschlossen sind und von denen die erstere
axial verschiebbar ist und den Mahldruck auf letztere überträgt, sowie mit zentraler
Zuführung des Mahlgutes.
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In erster Linie ist der Defibrator zum Zerfasern von Holz-Hackstücken
u. dgl. in einer Dampfatmosphäre unter hohem Druck bestimmt, um eine Trennung der
Fasern voneinander zu erzielen. Das Fasergut wird sodann, gegebenenfalls nach weiterem
Vermahlen, zur Herstellung von Papier, Karton, Faserplatten usw. benutzt.
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Der Grad der Zerlegung der Hackstücke, den der Defibrator zu erzielen
vermag, hängt unter anderem zusammen mit der Genauigkeit, mit der die Mahlscheiben
zueinander eingestellt und während des Betriebes gehalten werden können. Hierbei
ist einerseits von Bedeutung, daß die Arbeitsflächen der Mahlscheiben mit geringstmöglichenAbweichungen
parallel zueinander sind, und andererseits, daß der Spalt zwischen ihnen so klein
wie irgend möglich ist. Da die Scheiben einen Durchmesser haben, der oft 1 m und
mehr beträgt, leuchtet ein, daß diese Genauigkeit der Lage der -,\.lalilscheiben
zueinander außergewöhnliche Ansprüche an die konstruktive Ausbildung des Defibrators
stellt. Der Hauptzweck der Erfindung besteht darin, einen Defibrator zu schaffen,
der hohen Ansprüchen in dieser Beziehung genügt.
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In einem Defibrator herrscht ein Überdruck von z. B. 10 bis 15 l#:g/cm2,
der zusammen mit dem Mahldruck das die 11ahlscheiben umgebende Gehäuse hohen Beanspruchungen
aussetzt. Bei einem Durchmesser der Mahlscheiben von 1 m steigen die axial auf das
Gehäuse in beiden Richtungen wirkenden Drücke auf 1.00 Tonnen und mehr an. Gleichzeitig
soll zwischen den 1lalilscheiben ein Spalt aufrechterhalten werden, der von der
Größenordnung einiger Hundertteile eines Millimeters ist.
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Bei bekannten Verfeinerungsmaschinen, beispielsweise zur Bearbeitung
von Papierstoff, ist der Oberteil des Gehäuses bis zu einer waagerechten Ebene heruntergezogen,
die durch die Achse der Welle geht. Die Stirnseiten des Gehäuses werden dabei durch
einsetzte und nicht unterteilte Platten gebildet. Diese Gehäuse sind jedoch nicht
für die bei dem der Erfindung zugrunde liegenden Defibrator auftretenden Betriebsbedingungen
geeignet.
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Eine besondere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Gehäuse zu
schaffen, das einen bequemen Austausch der 1Tahlscheiben sowie deren Einstellung
mit dem gewünschten Spalt zwischen den Mahlflächen gestattet. Ferner bezweckt die
Erfindung, eine feste und sichere Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem Gestell
zu schaffen, welche den Spalt zwischen den Mahlscheiben von den durch Mahl- und
Dampfdrücli## @ entstehenden Beanspruchungen im Defibrator im wesentlichen unbeeinflußt
läßt. Hierbei wird eine solche Genauigkeit hinsichtlich der Einstellung des Spaltes
und seiner Aufrechterhaltung während des Betriebes angestrebt, daß der Defibrator
gleichzeitig als Feinmühle wirkt, d. b. die Trennung der Fasern voneinander und
auch deren Aufspaltung so weit treibt, daß sich eine Nachbehandlung in einer besonderen
Feinmühle oftmals erübrigt.
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Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gehäuse
längs einer oberhalb der Welle, aber gleichzeitig unter dem oberen Teil der Mahlscheiben
verlaufenden Ebene waagerecht geteilt ist, um bei abgenommenem Oberteil das Ein-
und Ausbringen der Mahlscheiben durch die dann freigelegte Öffnung zu gestatten,
und daß das Gehäuse oberhalb des zentralen Zufuhrkanals mit einer in den Oberteil
hinaufragenden Verlängerung versehen ist, die dort als Widerlager für die unbewegliche
Mahlscheibe dient und von dem Oberteil überbrückt wird.
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Der axial zwischen den Mahlscheiben erzeugte Druck beträgt etwa 15
Tonnen, so daß die Mahlscheiben an ihrem ganzen Umfang abgestützt werden müssen,
damit gleichzeitig der äußerst kleine Mahlspalt
aufrucliterlialten
bleibt. Durch den sehr hohen l)anil>fdi-ticl; verändert der hutförmige Oberteil
leichter seüie 1#orni als der Hauptteil des Gehäuses. Daher ist er dtirc;i die erfindungsgemäße
Konstruktion vom Mahldruck entlastet. Andererseits ist es vorteilhaft, bei :il>;eiiomineiiein
Oberteil die Mahlscheiben leicht in ihre richtige Lage einstellen zu können.
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1 >iv -Teilungsebene des Gehäuses liegt ferner vorzug;N\ (-i,u so
hoch oberhalb einer durch die Achse der Welle gehenden waagerechten Ebene, daß der
unterliall) <leg Oberteils befindliche Mittelteil des Gehäuses mittels den Mahldruck
wenigstens annähernd syminetri,ch übertragenden Bolzenverbänden am Grundllv:tt2ll
l,eiestigt werden kann.
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Dic Erfindung ist unter Bezugnahme auf eine in der Zeichnung beispielsweise
dargestellte Ausführungsform näher beschrieben.
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Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines gemäß der Erfindung ausgeführten
Defibrators und die Fig.2 ein Querschnitt längs der Linie II-11 der F i1 -'' 1;
Fig. 3 und 4 veranschaulichen zusammen einen lotrechten Läiigssclinitt durch die
Maschine.
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1n der Zeichnung bezeichnet 10 das Grundgestell, in welchem eine Welle
12 in zwei generell mit 14, 16 1}czeiclineLen I_a-ern gelagert ist. Die Welle ist
.an ihrem einen Ende durch eine Kupplung 18 mit der Welle eines Antriebsmotors 20
verbunden. An ihrem @_n#lereti Ende trägt die Welle 12 eine :Mahlscheibe 22. Die
Welle 12 und die Mahlscheibe 22 sind in axialer kichtung gegenüber eitler unbeweglichen
Mahlscheibe 24 einstellbar. Zu diesem Zweck sitzt auf der Welle 12 eine Kupplungshülse
26, die mit Nocken 28 in axialen binnen 30 in das mit der Motorwelle verbundene
'@ui,ien`#ehäuse 32 der Kupplung 18 eingreift.
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Das der Kupplung zunächst gelegene Lager 14 hat :<#::- Auf-abe,
die Radialbelastung aufzunehmen, und @@ ia z@t-echmäßig ein doppelreihiges sphärisches
ti-@ilzlaer, dessen Innenring mittels einer Klemm-1!-"il -e 34 auf der Welle 12
aufgespannt ist. Der Außenrin, 36 des Lagers ist von einem inneren, hülsenf@@rini
;eil Lagergehäuse 38 umschlossen, das mit den -'@ullenr ins gegenüber dein hinengehätise
38 verrie,--ei?id(-n Lagerdeckeln 40 versehen ist. Das Innen-1ehä tise ist seinerseits
in einem äußeren, mittels seitlicher Flansche 44 (Fig.l) am Grundgestell
10 be-@_-ti;ten Lagergelläuse42 axial gleitbar angebracht. 1111 Laergehä
tise 42 befindet sich ein Schuh 46, der mittels' einer Anzahl mit Vorspannung eingesetzter
Federte 48 :e-en das innere Lagergehäuse 38 angedrücktgeha@en wird, damit keine
Spielräume aufl;,)innieii k#nnen. Der Schuh 46 verriegelt das Lager-#,@ellä use
38 auch gegen Verschiebung in peripherieller Richtung.
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Das in der Nähe der 1Iahlscheibe 22 angebrachte 1-a;;er 16 hat kegelstumpfförmige
Rollen 50, die mit einem auf der Welle sitzenden Ring 53 zusammenarbt#iten, sowie
einen umlauffesten Ring 54. Dieses 1_ager vermag sowohl axiale als auch radialeBelastungen
aufzunehmen. Zwischen dem Innenring 52 und c-inem Absatz 56 auf der Welle 12 ist
ein Abstands---in- 58 angebracht. Das Lager 16 wird mit Hilfe eines Axiallagers
60 von zweckmäßig konischer Bauart unter @tiiiidigetn axialem Druck gehalten. Dessen
lnnenr in` 62 ist über eine Ölschleuderscheibe 64 und mittel, eitler Stoppmutter
66 auf der Welle 12 aufgesliannt. Der Außenring 68 des Lagers 60 ist über eine vorgespannte
kegelige Tellerfeder 70 und eine Hülse 72 gegen den umlauffesten Ring 54 des Lagers
16 ab--etützt. Der auf dieses La-er wirkende axiale Initialdruck entspricht der
Vorspannung der Feder 70 und kann ein paar Tonnen betragen. Er ist mindestens ebenso
groß wie die axial auf das Lager 16 einwirkende, von dem Gewicht der umlaufenden
Teile herrührende Kraftkomponente. Damit das Lager 16 Radialdrücke aufzunehmen imstande
ist, muß es gleichzeitig unter einem Axialdruck stehen, welcher die Funktion der
soeben beschriebenen Vorrichtung auch dann sicherstellt, wenn der Apparat nicht
in Betrieb ist. Die Hülse 72 ist von einem inneren Lagergehäuse 73 umschlossen,
in welchem der Lagerring 54 ruht und welches zusammen mit der Welle 12 in einem
äußeren Lagergehäuse 75 axial verschiebbar ist. Um dann die Wirkung eines Spiels
zwischen den beiden Lagergehäusen 73 und 75 zu beseitigen, wird. ein Gleitschuh
74 mittels mit Vorspannttng eingesetzter Federn 76 an das Lagergehäuse 73 angepreßt
gehalten. Das Außengehäuse 75 ist ebenso wie das Lagergehäuse 42 zweckmäßig unten
mit zwei axial verlaufenden (nicht dargestellten) Gleitschienen versehen, gegen.
welche sich das innere Lagergehäuse 73 bzw. 38 abstützt.
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Die umlaufende Mahlscheibe 22 ist mit Bolzen 80 an einem Rotor 78
befestigt. Innerhalb der Mahlscheibe 22 kann, in radialer Richtung gesehen, eine
weitere Mahlscheibe 82 angeordnet sein und durch Bolzen 84 am Rotor 78 festgehalten
werden. Die umlauffeste Mahlscheibe 24 ist mittels über ihren Umkreis verteilter
Befestigungs- und Einstellungsglieder 86 mit einem die Mahlscheiben umgebenden
Gehäuse 88 verbunden. Die Glieder 86 ttinfassen je einen Befestigungsbolzen 87,
der mit einem Gewinde in die Mahlscheibe 24 eingreift und durch eine Hülse 89 mit
Spiel hindurchgeht. Diese in das Gehäuse 88 eingeschraubte Hülse 89 hat zur Aufgabe,
die Lage der Mahlscheibe 24 gegenüber diesem Gehäuse zu regeln. Die Einstellhülse
89 hat einen Mehrkantkopf 91 und wird mittels einer '.Mutter 93 verriegelt. Durch
die gleichmittige Anbringung der Verriegelungs- und der Einstellglieder zueinander
wird die Entstehung von die 1-Zahlscheibe 24 verformenden Biegungsmoinenten vermieden.
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Auf ciem Gehäuse 88 ist in radialer Richtung innerhalb der 11ahlscheibe
24 eine weitere drehfeste -Mahlscheibe 90 mittels Bolzen 92 befestigt. Die beiden
Mahlscheiben 22 und 24 weisen an ihren einander zugekehrten Oberflächen in an sich
bekannter Weise Riefen zur Erzielung der beabsichtigten Zerkleinerung des Mahlgutes
auf. Die Scheiben 82 und 90 können zur Aufgabe haben, als Zufuhrorgane für das durch
den Kanal 94 in das Gehäuse 88 eintretende 11ahlgut zu dienen und vorzugsweise auch
eine gewisse Vorzerteilung des Gutes herbeizuführen.
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Das Gehäuse 88 besitzt kräftige Abmessungen, uin den hohen in ihm
herrschenden Dampfdruck und auch die Übertragung des Mahldrucks zum Grundgestell
10 aushalten zu können. Das Gehäuse 88 hat einen starken -Mittelteil 95 mit einem
Austrittsstutzen 96 für das fertig bearbeitete Fasergut. Der Mittelteil
95 ist an seinen beiden lotrechten Seiten mittels Bolzenverbänden 97 am Grundgestell
10 befestigt. Diese Bolzenverbände sind symmetrisch zu einer durch die Mittenachse
der Welle 12 gelegten waagerechten Ebene angeordnet. Zwischen der Welle 12 und dem
Gehäuse 88 ist eine Stopfbuchse 99 eingesetzt. Das Gehäuse 88 ist waagerecht in
einer Ebene geteilt, die sich oberhalb der Stopfbuchse 99 und der Wand des Kanals
94 befindet. Das Gehäuse erhält hierdurch einen Oberteil oder Hut 101, der an der
Übertragung des Mahldruckes von der unbeweglichen Mahlscheibe 24 zum Grundgestell
nicht teilnimmt und mittels Bolzen 103 abnehmbar
am Gehäuse befestigt
ist. Nach Abnehmen des Oberteils 101 sind die Mahlscheiben für Besichtigung und
Einstellung zugänglich und ist zugleich eine ovale Öffnung im Gehäuse freigelegt,
durch welche die Mahlscheiben zwecks Austauschs herausgehoben werden können. Das
Gehäuse hat einen über seine Teilungsebene hinaufragenden Fortsatz 105, der vom
Oberteil 101 umschlossen wird und, als Widerlager für die Mahlscheibe 24 dient.
Unten befindet sich eine durch einen Deckel 115 verschließbare Öffnung.
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Die Mahlscheibe 22 wird in Richtung zur Mahlscheibe 24 mit Hilfe eines
generell mit 98 bezeichneten Servomotors unter Druck gehalten. Dieser Servomotor
umfaßt ein mit dem Grundgestell fest verbundenes Gehäuse 100 und einen Kolben 102,
die beide gleichachsig und mit Spiel die Welle 12 umgeben. Der Kolben 102 hat einen
zentralen Flansch 104, der in einer Kammer 106 axial beweglich ist, und zwar innerhalb
durch die Seitenwände 108 und 110 der Kamtner gegebenen Grenzen. Die Kammer 106
hat an ihren beiden Enden eine Zu- bzw. Ableitung 112, 114 für eine unter Druck
stehende Flüssigkeit wie Öl. Der Kolben 102 ist hierbei nur mit einem zweckentsprechend
bemessenen kleinen Spiel gegen das umgebende Gehäuse 100 abgedichtet. Ausleckende
Flüssigkeit wird durch die ringförmigen Rinnen 116, 118 abgeleitet.
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An dem dein Lager 16 zugewendeten Ende des Servomotorkolbens 102 kann
eine mit Außengewinde versehene Hülse 120 fest angebracht sein. Das Gewinde hat
eine Steigung der Größenordnung von 5 mm. Auf die Hülse 120 ist ein ringförmiges
Glied 122 aufgesClli'atil)t, das mit einer axialen Rinne 124 versehen ist, in welche
ein Stift 126 hineingreift. Auf die Hülse 120 ist ferner ein Ring 130 aufgeschraubt
und in axialem Abstand von ihm eine Lochscheibe 128 angebracht. Eine Anzahl über
den Umkreis verteilter Bolzen 132 geht frei durch den Ring 130 hindurch, ist jedoch
in die Lochscheibe 128 und in ein Element 134, welches einen Deckel für das Lagergehäuse
73 ausmacht, einge#Ichraubt. Die Bolzen drücken Federn 136 gegen den Ring 130 zusammen
und beseitigen hierdurch die Wirkung des Gewindespieles zwischen den Teilen 102
und 134. Das Glied 122 liegt mit einer sphärischen Fläche 138 an einem im Deckel
134 angebrachten Ring 140 an. Der Gesamtdruck der Federn 136 ist größer als der
Widerstand, den die mit der Welle 12 verbundenen Teile deren Verschiebung nach links
im Sinne der Fi-l. 3 und 4 entgegensetzen.
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Auf dem Servomotorkolben 102 ist ein Schneckenrad 144 befestigt, das
mit einer auf einer quer verlaufenden Welle 148 sitzenden Schnecke 146 zusammenarbeitet.
Diese Welle 148 hat zweckmäßig an beiden Enden je ein Handrad 150. Durch Drehen
der Welle 148 wird der Servomotorkolben 102 in Drehung vers t
etzt. Das Gehäuse
73 steht dagegen still, und deswegen wird hierdurch das Glied 122 axial verschoben
und itiinint dabei das Gehäuse und damit auch die .Iahlscheihe 22 mit sich.
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Die axiale Bewegung der Mahlscheibe 22 gegenüber dein Servomotorkolben
102 wird mit Hilfe eines Meßgeräts 156 abgelesen, dessen Skala auf z. B. IItuidertstel
von Millimetern geeicht ist und dessen bewegliche Meßspitze 158 an einer schräg
gestellten Fläche 160 auf dem Deckel 134 anliegt. Das Meßgerät 156 kann einstellbar
sein, derart, daß sein Zeiger die 0-Lage einnimmt, wenn die beiden Mahlscheiben
22, 24 miteinander in Berührung sind. Die schräg gestellte Fläche 160 kann eine
\Teigung von 30° zur Mitten--,e der Welle 12 haben. Ein Druckmittel wie Öl wird
dem Servomotor 98 von einer generell mit 162 bezeichneten Vorrichtung zugeführt,
die eine motorgetriebene Pumpe, ein Mehrwegeventil und diese Bauteile sowie den
Servomotor und einen Sammelbehälter miteinander verbindende Rohrleitungen umfaßt.
Zwei derartige Leitungen münden in die Servomotorkainmer 106 an den Anschlüssen
112 und 114. Die Vorrichtung 162 kann in ihren Grundzügen gemäß der deutschen Auslegeschrift
1001583 ausgeführt sein und soll daher im vorliegenden Zusamenhang nicht im einzelnen
beschrieben werden. Sie enthält ferner einen Knopf 166 zur Umschaltung des Mehrwegeventils.
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Das gewünschte Spiel bzw. der gewünschte Abstand zwischen den Mahlflächen
der Mahlscheiben 22 und 24 im Augenblick des Anliegens des Flansches 104 an der
Fläche 110 wird mit Hilfe der Handräder 150 unter Ablesung des Meßgeräts 156 eingestellt.
Bei einer solchen Einregelung ist der Servomotorkolben 102 in axialer Richtung unbeweglich,
führt aber durch seine Drehung das Gehäuse 134, 73, das Lager 16, das Abstandsstück
56, die Welle 12, den Rotor 78 und die @-lahlscheibe 22 axial in die eine oder andere
Richtung, ohne daß diese Elemente jedoch an der Drehbewegung teilnehmen. Beim Betrieb
des Apparates, wenn also den Mahlscheiben Mahlgut durch den Kanal 94 zugeführt wird,
erhält die Kammer 106 Drucköl durch den Anschluß 112. Der Öldruck wirkt auf die
Flansche 104 und wird über die Teile 120, 122, 140, 134, 73, 16, 58, 78 und die
Mahlscheibe 22 auf das Mahlgut übertragen. Hieraus ergibt sich, daß die Welle 12
an der Kraftübertragung vom Druckmittel zur Mahlscheibe 22 nur mit ihrem zwischen
dem Absatz 56 und dem Rotor befindlichen kurzen Teilstück teilnimmt.
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Der Mahldruck wird von der unbeweglichen Mahlscheibe 24 zum Gehäuse
88 und von diesem durch die Bolzenverbände 97 zum Grundgestell 10 übertragen, welches
vorzugsweise kräftige Flansche 168 hat, die aufeinanderzu laufen und sich somit
der Welle 12 nähern. A11 dies trägt dazu bei, daß die Einwirkung auf das Spiel oder
den Abstand zwischen den Mahlscheiben von seiten auftretender Wärmebespannung des
Dampf- und des Mahldruckes sehr unbedeutend bleibt.
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Dank der vorbeschriebenen Lagervorrichtungen und des auf diese wirkenden
Vorspannungsdruckes gehen axiale Verschiebungen der Welle 12 vor sich, ohne daß
ihre zentrische Lage in merkbarem Grade beeinträchtigt wird, was ferner dazu beiträgt,
daß die erforderlichen, äußerst geringen Spielräume oder Abstände -zwischen den
wirksamen Flächen der Mahlscheiben ungeachtet des großen Durchmessers der Scheiben
aufrechterhalten werden können.
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Wenn sich während des Mahlvorganges Mahlgut anhäuft oder wenn harte
Fremdkörper, wie Steine oder Metallteilchen, zwischen die wirksamen Flächen gelangen,
können sich die umlaufende Mahlscheibe 22 und die Kraftüberführungsorgane zwischen
dieser Mahlscheibe und dem Servomotorkolben 102 nach links im Sinne der Fig. 3 und
4 verschieben, wobei der Flansch 104 die Anschlagfläche 110 verläßt. Diese Fläche
bildet gleichzeitig einen Anschlag, der den kleinsten Spielraum der Scheibe 22 gegenüber
der Scheibe 24 bestimmt. Durch Herstellung der Verbindung zwischen dem Anschluß
112 und dem Sammelbehälter in der Vorrichtung 162 und Zufuhr von Drucköl zum Anschluß
114 wird der Servomotorkolben 102 nach links im Sinne der Fig. 3 und 4 verschoben
und nimmt dann sämtliche Glieder der Kraftüberführungskette bis hinab zur Mahlscheibe
22 finit sich.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die
gezeigte und beschriebene Ausführungsform begrenzt, sondern innerhalb des Rahmens
derselben abwandelbar.