DE2648323C3 - Gleitringdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gleitringdichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei den bekannten Cieitringdichtungen kann die Einsatzdauer der in der Regel aus Gummi hergestellten Sekundärdichtung durch Zug- und/oder Druckspannungen erheblich herabgesetzt werden, da sich an Stellen innerer mechanischer Spannungen durch Ozoneinwirkung oder durch Alterung während der Lagerzeit bzw. im Betrieb bevorzugt Risse bilden. Im nichteingebauten Zustand der Gleitringdichtung, also während der Lagerung, werden Spannungen in der Sekundärdichtung durch die Wirkung der Druckfeder erzeugt Die Sekundärdichtung wird durch die Druckfeder axial so weit gestreckt, bis Kräftegleichgewicht zwischen der Druckfeder und der Rückstellkraft der Sekundärdichtung herrscht

Um diese Spannungen zu verhindern oder mindestens zu vermindern, ist bei der bekannten Gleitringdichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 (US-PS 25 75 818) der Federweg der Druckfeder durch einen axial wirkenden Anschlag begrenzt der am Dichtungsgehäuse vorgesehen ist Bei der Anordnung des Anschlages an der Gleitringdichtung muß berücksichtigt werden, daß die gespannte Länge der Gleitringdichtung im eingebauten Zustand von Aggregat zu Aggregat wegen der Toleranzen des Einbauraumes um ein bestimmtes Maß um die Nenneinbaulänge schwanken kann.

Der Axialanschlag muß also so angeordnet sein, daß auch unter Berücksichtigung der Fertigungstoleranzen für die Lage des Anschlages die durch den Anschlag vorgegebene kürzeste Länge der Gleitringdichtung im nichteingebauten Zustand mindestens der längsten, in den Aggregaten auftretenden Einbaulänge entspricht, um die für die Dichtwirkung erforderliche Anlage der Gleitfläche des Gleitrings an der Gegenlauffläche in jedem Fall sicherzustellen. Dabei müssen der Verschleißvorrat des Gleitringes (mindestens 1 mm), die Plus-Toleranz der Einbaulänge (etwa 0,8 mm) unJ die der Gleitringdichtung anhaftendem Teile- und Montagetoleranzen (mindestens 0,5 mm) beK, .-ksichtigt werden. Der Anschlag muß daher so angeordnet sein, daß die Länge der Gleitringdichtung im nichteingebauten Zustand um etwa 2,5 mm größer ist als die Nenneinbaulänge im Aggregat. Das bedeutet aber, daß die Gleitringdichtung beim Einbau in das Aggregat im Mittel um diese 2.5 mm gespannt und damit die Sekundärdichtung entsprechend verformt wird. Infolge dieser Verformung treten in der Sekundärdichtung die beschriebenen Zug- und/oder Druckspannungen auf.

Auch bei einer anderen bekannten Gleitringdichtung (DE-OS 25 31 749) wird die Sekundärdichtung durch eine Anschlagsbegrenzung axial gesichert, die nach dem Einbau an der Gleitringdichtung verbleibt. Beim Einbau wird die Anschlagsbegrenzung gegenüber dem Gehäuse entgegen der Wirkungsrichtung der Feder verschoben, wodurch die Sekundärdichtung axial zusammengedrückt wird. Damit treten auch hier erhebliche Spannungen in der Sekundärdichtung auf, die zu einem frühzeitigen Verschleiß der Sekundärdichtung und der Gleitringdichtung führen.

Auch bei der Gleitringdichtung nach der US-PS 35 54 559 verbleibt die Anschlagsbegrenzung nach dem Einbau an der Gleitringdichtung. Die Anschlagsbegrenzung wird beim Einbau entgegen der Kraft der Feder verschoben, wobei die Sekundärdichtung axial zusammengedrückt wird, so daß auch hier erhebliche Spannungen in der Sekundärdichtung auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gleitringdichtung nach dem Oberbegriff des An-

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Spruchs 1 so auszubilden, daß die Sekundärdichtung sowohl in der Einbaulage als auch in der nichteingebauten Lage optimal spannungsfrei ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst

Infolge der entfernbaren Befestigung der Anschlagsbegrenzung liegt diese um den Betrag des Verschleißvorrates und der Plus-Toleranz der Einbaulänge der Gleitringdichtung näher an der Ebene, in der die Sekundärdichtung in der Einbaulage vulkanisiert ist Die Sekuridärdichtung kann daher lediglich um den geringen Betrag, der sich aus den entsprechenden Toleranzen ergibt mit denen die axiale Gleitringdichtung behaftet ist gegenüber der spannungsfreien Lage strecken. Dieser Betrag ist jedoch so gering, daß die Sekundärdichtung im wesentlichen spannungsfrei gelagert werden kann und dadurch nur einei minimalen Vorschädigung ausgesetzt ist Die Sekundärdichtung wird durch die Anschlagsbegrenzung in ihrer entsprechend ihrer mittleren Einbaustellung im Gehäuse vulkanisierten Lage während der Lagerzeii der Gleitringdichtung gehalten, so daß die Sekundärdichtung während der Lagerzeit die häufig sehr lang sein kann, keinen inneren Spannungen unterworfen ist Da die Anschlagsbegrenzung in Wirkungsrichtung der Feder vom Gehäuse entfernbar ist braucht bei der Positionierung der Anschlagsbegrenzung keine Rücksicht auf die Toleranz der Einbaulänge im Aggregat genommen zu werden. Die Feder kann den C-Ieitring beim Auftreten von Verschleiß ungehindert nachstellen. Da bei der erfindungsgemäßen Gleitringdichtung keine schädlichen, zusätzlichen verformungsbedingten Spannungen in der Sekundärdichtung mehr auftreten, wird die Gebrauchsdauer der Sekundärdichtung und somit der Gleitringdichtung erheblich verlängert

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Anschlagsbegrenzung sind in den Unteransprüchen angegeben. Bei Anschlagsbegrenzungen aus thermoplastischen Werkstoff ist die mögliche mehrfache Verwendung von bes.nderem wirtschaftlichem Vorteil.

Die Erfindung wird anhand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Anschlagsbegrenzung einer erfindungsgemäßen Gleitringdichtung im Axialschnitt,

F i g. 2 eino zweite Ausführungsform einer Anschlagsbegren7ung in einer Darstellung entsprechend Fig. I,

Fig. 3 in der rechten Häl'te eine bekannte Gleitringdichtung und in der linken Hälfte eine erfindungsgemäße Gleitringdichtung mit einer Anschlagsbegrenzung gem. Fig. I, jedoch ohne Steckeinsatz in montierter Stellung und im Axialschnitt.

F i g. 4 in der rechten Hälfte die auf der linken Hälfte in F i g. 3 dargestellte Gleitringdichtung, die in einem Pumpengehäuse angeordnet ist, und in der linken Hälfte die in der rechten Hälfte dargestellte Gleitringdichtung nach F i g. 4 mit vom Gehäuse gelöster Anschlagsbegrenzung Im Axialschnitt,

Fig. 5 im Axialschnitt eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anschlagsbegrenzung.

F i g. 6 und 7 zwei weitere Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Anschlagsbegrenzung im Axialschnitt,

F i g. 8 in der rechten Hälfte eine Darstellung gem. der rechten Hälfte in Fig.3 und in der linken Hälfte eine erfindungsgemäße Gleitringdichtung mit der Anschlagsbegrenzung nach ^vig. 7 in montierter Lage im Axialschnitt und

Fig.9 die in einem Pumpengehäuse angeordnete Gleitringdichtung nach der linken Hälfte in F i g. 8 beim Einpressen mittels eines Einpreßwerkzeuges, in der linken Hälfte die Gleitringdichtung nach Fig.8 gem. rechter Hälfte bei vom Gehäuse getrennter Anschlagsbegrenzung im Axialschnitt

Die in den F i g. 1 bis 9 dargestellten Anschlagsbegrenzungen sind als Haltekappen ausgebildet und weisen jeweils einen oberen und unteren Anschlag für einen in einem Gehäuse der Gleitringdichtung liegenden Gleitring bzw. für das Gehäuse selbst auf. Die Haltekappe nach F i g. 1 besteht aus einem als Hohlzylinder ausgebildeten Mantelteil 4, das im Bereich seines Bodens 1 einen umlaufenden, einen oberen Anschlag bildenden Ringbund 3 hat und bei dem ein unterer Anschlag für das Gehaust der Gleitringdichtung durch einen radial nach außen abgebogenen Rand S der öffnung 6 der Haltekappe gebildet ist Im montierten Zustand liept die Haltekappe mit ihrem Mantelteil 4 in einer Innenöffnung 24 bzw. 44 des G ',äuses 32 bzw. 45 (F i g. 3 und 4). Um das Einführen der Hai'ckappc in die Innenöffnung zu erleichtern, sind im unteren Bereich des Mantelteiles 4 axial verlaufende Schlitze 8 vorgesehen, die durch federnd ausgebildete Zungen 7 voneinander getrennt sind. Gemäß F i g. 1 sind vier Schlitze vorgesehen; die Anzahl der Schlitze kann jedoch auch größer oder kleiner sein. Der Rand 5 der Haltekappe erstreck sich im montierten Zustand bis in den Bereich des Bodens 33 des Gehäuses 32 der Gleitringdichtung, wobei sein Durchmesser aber nur geringfügig größer ist als die lichte Weite der Innenöffnung 24 bzw. 44 des Gehäuses 32 bzw. 45. Auf diese Weise wird erreicht daß die Haltekappe, wie insbesondere in der linken Hälfte in F i g. 4 dargestellt ist durch eine Welle eines Pumpengehäuses 43 vor Inbetriebnahme der Gleitringdichtung auf einfache Weise und automatisch aus der Innenöffnung 44 des Gehäuses 45 herausgedrückt und ansch^eßent¹ beispielsweise von Hand oder durch Anblasen mit Preßluft von der Pumpenwelle 42 abgenommen werden kann. Wie F i g. 1 ferner zeigt weist die Haltekappe einen axial verlaufenden Steckansatz 2 auf, der senkrecht zum Boden und zu dem mit dem Boden in einer Ebene liegenden Ringbund verläuft. Der Steckansatz reicht über die ganze Breite des Bodens der Kaltekappe und bildet einen Stapelansatz, so daß zur Lagerung eine Vielzahl entsprechend ausgebildeter Haltekappen zu Rollen gestapelt werden können. Dadurch kann die Lagerung der Haltekappen bzw. der mit den Haltekappen verbundenen Gleitringdichtungen erheblich vereinfacht werden.

Der Ringbund 3 der Haltekappe erstreckt sich in radialer Richtung über mehr als die ganze Breite des Gieitringes 28 bzw. 40. so daß die Gleitfläche des Gleitringes während der Lagerung der Glsitringdichtung in hohem Maße gegen Beschädigung und Verschmutzung geschützt ist.

Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform einer Haltekappe liegt Jer Boden U mit Abstand vom Ringbund 13 und dem Rand 15, wobei sein Abstand zum Rand 15 kleiner ist als zum Ringbund 13. Dadurch sitzt die Haltekappo beim Entfernen durch die Purnpenwelle nur über einen verhältnismäßig kleinen Teil ihrer Länge auf dieser auf, so daß sie besonders leicht von der Welle abgenommen bzw. abgeblasen werden kann. Bei dieser Ausführungsform reichen die Schlitze 18 zwischen den Federzungen 17 bis in den Bereich des Bodens 11. Im Unterschied zu der Ausführunesform nach F i e. 1 weist

die Haitekappe nach F i g. 2 keinen Steckansatz auf.

Die rechte Hälfte von F i g. 3 zeigt eine Gleitringdichtung, bei der eine zwischen dem Gleitring 28 und dem Gehäuseboden 33 angeordnete, in ihrer Einbauform vulkanisierte, als Balg ausgebildete Sekundärdichtung 31 durch die Kraft einer ebenfalls im Gehäuse angeordneten Feder 30 in ihrer Lagerstellung gehalten ist. In dieser Stellung ist der Balg 31 mechanischen Spannungen ausgesetzt, so daß im Balg Risse entstehen können, wodurch seine Einsatzdauer wesentlich verringert wird. In dieser Lagerstellung herrscht zwischen dem Balg 31 und der Feder 30 ein Kräftegleichgewicht. In der linken Hälfte von Fig. 3 ist die vorbeschriebene Gleitringdichtung mit einer Haltekappe gemäß Fig. I, jedoch ohne Steckansatz verbunden. In dieser Stellung liegt die Haltekappe mit ihrem Rand 25 an der Außenfläche des Bodens 33 des Gehäuses 32. Gleichzeitig stützt sich die Gleitfläche 29 des Gleitringes 28 am

Ringhiinrl 2.1 Hpr Haltpkannp ah Dpr Ahifanrl y

dem Rand und dem Ringbund der Haltekappe entspricht dabei der Länge der Gleitringdichtung in eingebautem Zustand. Dadurch wird der Balg 31 auch während der Lagerung der Gleitringdichtung im wesentlichen spannungsfrei gehalten, so daß er nicht durch mechanische Spannungen frühzeitig unbrauchbar wird.

Die rechte Hälfte in Fig.4 zeigt die Gleitringdichtung mit der Haltekappe gemäß der linken Hälfte in F i g. 3, wobei die Dichtung in ein Gehäuse 43 einer nicht dargestellten Pumpe eingepreßt ist.

In der linken Hälfte von F i g. 4 ist dargestellt, wie die Haltekappe mit der Pumpenwelle 42 vor Inbetriebnahme der Gleitringdichtung von dieser gelöst wird. Die Haltekappe wird dabei in axialer Richtung von der Pumpenwelle aus der Gleitringdichtung herausgezogen und liegt dann lose auf der Pumpenwelle auf, so daß sie leicht von Hand oder durch Anblasen mit Preßluft abgenommen werden kann. Bis zur Inbetriebnahme, d. h. bis zum Aufpressen eines nicht dargestellten Flügelrades auf die Pumpenwelle 42 wird der Balg 41 für kurze Zeit durch eine im Gehäuse 45 liegende Feder 46 gestreckt, aber dann beim Aufpressen eines nicht dargesteiiten f-iugeiraaes auf die Kumpenweiie wieder auf Einbaulänge zusammengedrückt und dadurch spannungsfrei gehalten. Dadurch ist der Balg 41 nur für vernachlässigbar kurze Zeit zwischen Montage der Pumpenwelle und Montage des Flügelrades mechanischen Spannungen ausgesetzt, die zu keiner Beschädigung des Balges führen können.

Im Unterschied zu den in den F i g. 1 bis 4 dargestellten Haltekappen übergreifen die Haltekappen nach den Ausführungen gemäß den F i g. 5 bis 9 die Gleitringdichtung ausschließlich von außen und verschließen dabei die dem Boden des Gehäuses gegenüberliegende Stirnseite der Gleitringdichtung. Bei diesen Ausführungsformen stützt sich die Gleitfläche 99 des Gleitringes 98 jeweils am Boden 51, 71, 81, 91 der Haitekappe und der Rand 102 bzw. 111 des Gleitringgehäuses 103 bzw. 116 an einem die Kappenöffnung begrenzenden Rand 56 bzw. 76 bzw. 119 der Haitekappe ab.

Wie F i g. 5 zeigt weist eine Haitekappe einen koaxial zur Achse der Haltekappe angeordneten axial verlaufenden Steckansatz 52 zum Stapeln von Gleitringdichtungen auf. Der Boden 51 bildet wie F i g. 5 ferner zeigt mit einer rechtwinklig abgesetzten Schulter 54 ein Mantelteil der Haitekappe. Das Mantelteil hat eine konisch nach außen gerichtete Schulterfläche 55, mit der das Mantelteil über eine umlaufende Rastausnehmung 66 in einen als Lippe ausgebildeten Rand 56 der Haltekappe übergeht. Der Rand 56 verläuft zur Achse der Haltekappe steiler als die Schulterfläche 55. Die Wand 60 der Rastausnehmung 59 bildet mit der Innenfläche 57 des Randes 56 eine Anlagefläche für den Rand 102 bzw. 111 des Gehäuses 103 bzw. 116 der Gleitringdichtung (Fig.8 und 9). Durch die konische Ausbildung des Randes 56 wird das Aufsetzen der

to Haltekappe auf das Gehäuse 103 bzw. 116 der Gleitringdichtung wesentlich erleichtert.

Das in Fig.6 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Haltekappe weist einen Steckansatz 72 auf, der im Unterschied zu der Ausführungsform nach Fig.5 im

π Bereich des Bodens offen ausgebildet ist, so daß eine Durchgangsöffnung gebildet ist. Dadurch wird ermöglicht, daß die Gleitringdichtung auch dann in das Pumpengehäuse eingebaut werden kann, wenn die Pnmnpnwpllp hpreits montiert ist. Ferner sind vier axial verlaufende Schlitze 73 vorgesehen, die sich über den Rand 76 und die Rastausnehmung 79 der Haltekappe erstrecken, so daß die Montage und Demontage der Haltekappe infolge der größeren Beweglichkeit des Randes 76 wesentlich erleichtert ist.

2> In F ig. 7 ist eine weitere Ausführungsform einer Haltekappe dargestellt, deren Boden 81 über seine ganze Breite durchgehend geschlossen und ohne Steckans-itz ausgebildet ist.

In der linken Hälfte von F i g. 8 ist die Gleitringdich-

jo tung nach der rechten Hälfte von F i g. 8 bzw. der rechten Hälfte von Fig.3 mit montierter Haltekappe dargestellt. Der Rand 102 des Gehäuses 103 der Gleitringdichtung hat in der Rastausnehmung 109 der Haltekappe einen sehr sicheren Sitz. Der Abstand der

J5 Haltefläche 108 der Rastausnehmung 109 von der gegenüberliegenden Innenseite des Bodens 91 der Haltekappe ist so bemessen, daß der Balg 101 in der späteren Einbaulage der Gleitringdichtung im wesentlichen spannungsfrei gehalten ist.

4n Die rechte Hälfte von F i g. 9 zeigt die Demontage der Haitekappe der in Fig.8 linke Hälfte dargestellten Gleitringdichtung mittels eines Einpreßwerkzeuges 115. uie Haitekappe liegt, wie F i g. 5 zeigt, mii ihrem Rand 119 auf der zugehörigen Stirnfläche 114 eines Pumpengehäuses 113 auf, wobei das Einpreßwerkzeug im Bereich der Schulterfläche 125 der Haltekappe auf dieser aufliegt. Bei weiterem Vordringen des Einpreßwerkzeuges führt der Rand 119 der Haitekappe eine Schwenkbewegung um eine Tangente an den Rand 111 des Gehäuses 116 aus. Der Rand 119 schwenkt dabei so weit nach außen, bis er an der Stirnfläche 11* des Pumpengehäuses 113 plan anliegt. In dieser Stellung gibt die Haitekappe das Gehäuse 116 der Gleitringdichtung frei, wobei ihr Rand 111 aus der Rastausnehmung 139 gleitet Das Lösen der Haltekappe vom Gehäuse der Gleitringdichtung wird durch die konische Ausbildung des Randes der Haitekappe erleichtert da sich beim Einpressen der Gleitringdichtung die Schulterfläche 125 plan an den Rand 111 des Gehäuses 116 der

so Gleitringdichtung anlegt wodurch der Durchmesser der Rastausnehmung 139 vergrößert wird

Beim Zurückziehen des Einpreßwerkzeuges 115 von der Gleitringdichtung nimmt bei einer aus elastischem Werkstoff bestehenden Haitekappe der Rand 119 seine

f>5 ursprüngliche konische Form wieder ein, wobei er sich an der zugehörigen Stirnfläche 114 des Pumpengehäuses abstützt Ferner wird das Abheben der Haitekappe durch die nunmehr freiwerdende Feder 110 der

Gleitringdichtung unterstützt. Die Haltekappe kann nunmehr auf einfache Weise von der Gleitringdichtung abgehoben werden. Die Haltekappe kann sowohl aus einem metallischen Werkstoff als auch aus einem nichtmetallischen Werkstoff bestehen, in jedem Fall jedoch aus einem Werkstoff, der eine gewisse Elastizität aufweir'.

Die Anschlagsbegrenzung kann bei allen Ausführungsformen an schon bestehende Gleitringdichtungen nachträglich auf einfache Weise angeordnet werden.

Durch die Anschlagsbcgrenzung wird außerdem die Gleitfläche des Gleitringes vor Beschädigungen bzw. Verschmutzungen weitgehend geschützt, so daß keine besonderen Schutzvorkehrungen während des Transportes bzw. der Lagerung erforderlich sind. Außerdem kann die Anschlagsbegrenzung nach Abnehmen von der Gleitringdichtung wieder auf andere Gleitringdichtungcn montiert werden, so daß sie mehrfach verwendet werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (7)

Patentansprüche: 2β 48

1. Gleitringdichtung zur Abdichtung von Wellen mit einem Gehäuse, das an einer Stirnseite einen zur Dichtungsachse quer verlaufenden Boden hat, mit einer am Gehäuse angeordneten, als Gleitring ausgebildeten Primärdichtung, mit einer balgartig ausgebildeten, ebenfalls ringförmigen Sekundärdichtung, die mit einer Feder axial gegenüber dem Gleitring festgelegt ist, und mit einer axialen Anschlagsbegrenzung für den Gleitring in nicht eingebautem Zustand der Dichtung, dadurch gekennzeichnet, daß eine vom Gehäuse (32, 45, 103, 116) in Wirkungsrichtung der Feder (46) entfernbare Anschlagsbegrenzung (1 bis 8) vorgesehen ist, die die entsprechend ihrer mittleren Einbaustellung im Gehäuse vulkanisierte Sekundärdichtung (31) in dieser Lage im nicht eingebauten Zustand hält

2. Dichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagsbegrenzung (i bis S) als eine das Gehäuse (32) mindestens teilweise übergreifende Haltekappe ausgebildet ist, die zur entfernbaren Befestigung am Gehäuse eine Schnappverbindung (5) und zur Abstützung des Gleitringes (28) eine axial benachbarte Anschlagfläche (3) aufweist.

3. Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnappverbindung (5) durch einen verformbaren Rand der Kappenöffnung (6) gebildet ist, der quer zur Achse der Haltekappe nach außen gerichtet ist.

4. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagfläche (51) durch den Boden der Haltekappe gebildet ist und in einen sich in axialer Rich.ang erstreckenden Mantel (54) übergeht, an dessen freiem Rand ein sich im wesentlichen radial erstreckender, zur Anlage an der radial äußeren Stirnseite des Gehäuses (103) dienender Flansch (55) angeordnet ist, der auf seinem Außenumfang eine den radial sich nach -to außen erstreckenden stirnseitigen Flansch (102) des Gehäuses übergreifende Rastausnehmung (59) aufweist

5. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (56) der J5 Haltekappe zum leichteren Entfernen durch ein Werkzeug konisch nach außen erweitert ist.

6. Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagsbegrenzung einerseits eine durch einen etwa senkrecht zur Achse der Haltekappe liegenden Ringbund gebildete Anschlagfläche (3). die über mindestens die ganze Breite des Gleitringes (28) reicht, und andererseits einen am Gehäuseboden (33) anliegenden verformbaren Rand aufweist.

7. Gleitringdichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagfläche (3) und die Schnappverbindung (5) an einem das Gehäuse (32) durchsetzenden Mantelteil (4) der Haltekappe vorgesehen sind, der mindestens im Bereich des Randes (5) der Haltekappe axial verlaufende Schlitze (8) aufweist, zwischen denen federnde Zungen (7) gebildet sind.