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Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Lager.
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Genauer betrachtet betrifft die Erfindung die so genannten Schwenkwälzlager mit großem Durchmesser, die geeignet sind, die Drehung eines beweglichen Teils in Bezug zu einem festen Teil zu gewährleisten, insbesondere jene, die insbesondere in den Militärfahrzeugen verwendet werden.
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Solche Lager umfassen im Allgemeinen einen Innenring, einen Außenring, mindestens eine Reihe von Wälzelementen, die zwischen den Ringen angeordnet sind, und Abdichtringe, die zwischen den Ringen angeordnet sind, um einen geschlossenen ringförmigen Raum zu begrenzen, in dem die Wälzelemente angeordnet sind.
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Unter gewissen Verwendungsbedingungen kann sich die so hergestellte Dichtigkeit der Lager als unzureichend herausstellen, insbesondere für eine Verwendung in einem Unterwasserfahrzeug oder einem Fahrzeug, das in einer beispielsweise durch Gase oder Strahlungen verschmutzten Umgebung fährt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Wälzlager, insbesondere für ein Fahrzeug, mit einer verbesserten Dichtigkeit vorzuschlagen, das geeignet ist, an verschiedene Nutzungs- und Umweltbedingungen angepasst zu werden.
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Nach einer Ausführungsart ist ein Lager vorgeschlagen, das einen Innenring, einen Außenring und Abdichtmittel umfasst.
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Das Lager umfasst ferner eine aufblasbare Vorrichtung, die auf einem der Ringe montiert ist.
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Diese Abdichtvorrichtung umfasst einen festen ringförmigen Teil, der mindestens eine Öffnung aufweist, und einen verformbaren ringförmigen Teil, der an den festen ringförmigen Teil gekoppelt ist. Dieser verformbare ringförmige Teil ist geeignet, sich axial in eine Richtung von einer eingezogenen Position in eine ausgezogene Position unter der Wirkung eines durch die Öffnung eingeleiteten Fluids und axial in die andere Richtung in seine eingezogene Position zu verformen, wobei mindestens eine ringförmige Fluidaufnahmekammer, in die die Öffnung mündet, zwischen den festen und verformbaren Teilen zumindest dann ausgebildet ist, wenn der verformbare ringförmige Teil axial ausgezogen ist.
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Auf diese Weise kann die Abdichtvorrichtung im Bedarfsfall verwendet werden.
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Der verformbare ringförmige Teil kann eine verformbare Ringmembran umfassen.
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Der verformbare ringförmige Teil kann ein ringförmiges Kontaktelement umfassen, das mit der verformbaren Ringmembran verbunden ist.
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Nach einer Ausführungsvariante kann der feste ringförmige Teil beabstandete ringförmige Flügel und einen ringförmigen Anschlussschenkel, der diese Flügel verbindet, um eine Ringnut zu bilden, umfassen, wobei die Öffnung in dem ringförmigen Anschlussschenkel ausgenommen ist. Ferner kann die verformbare Ringmembran ringförmige Flügel, die mit den Flügeln des festen ringförmigen Teils gekoppelt sind, und einen verformbaren zentralen ringförmigen Abschnitt, der diese Flügel verbindet, umfassen.
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Nach einer besonderen Ausführung kann der zentrale ringförmige Abschnitt der Ringmembran geeignet sein, in der eingezogenen Position in die Ringnut des festen ringförmigen Teils einzugreifen, und geeignet sein, sich axial außerhalb dieser Ringnut in seine ausgezogene Position zu entfalten.
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Der feste ringförmige Teil kann vorteilhafterweise in einer Ringnut des Ringes, der die Abdichtvorrichtung trägt, montiert sein.
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Die Abdichtvorrichtung kann eine Leitung umfassen, die ein mit dem festen ringförmigen Teil und mit der Öffnung verbundenes Ende aufweist.
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Nach einer besonderen Ausführung kann das Lager eine Fluidquelle umfassen, die mit der Leitung verbunden und auf dem Ring, der die Abdichtvorrichtung trägt, montiert ist.
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Nach einer besonderen Anordnung kann der verformbare ringförmige Teil in der ausgezogenen Position geeignet sein, mit einer Fläche des anderen Ringes in Kontakt zu kommen.
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Es ist auch ein Zusammenbau von zwei Elementen vorgeschlagen, die mit Hilfe eines Wälzlagers, wie oben beschrieben, verbunden sind, wobei der verformbare ringförmige Teil der Abdichtvorrichtung, der mit einem der Elemente verbunden ist, geeignet ist, in der ausgezogenen Position mit einer ringförmigen Fläche des anderen Elements in Kontakt zu kommen.
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Ein Wälzlager, das mit einer Abdichtvorrichtung versehen ist, ist nun als nicht einschränkendes Ausführungsbeispiel beschrieben, das durch die Zeichnung dargestellt ist, wobei:
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1 eine halbe Schnittansicht des Wälzlagers, verlaufend durch die Achse einer Leitung der Abdichtvorrichtung, darstellt, wobei sich diese letztgenannte in der eingezogenen Position befindet;
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2 eine halbe Schnittansicht des Wälzlagers entsprechend 1 darstellt, wobei sich die Abdichtvorrichtung in der ausgezogenen Position befindet;
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3 eine vergrößerte halbe Schnittansicht der Abdichtvorrichtung in der eingezogenen Position an einer anderen Stelle als jener, an der sich die Leitung befindet, darstellt;
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4 eine vergrößerte halbe Schnittansicht der Abdichtvorrichtung entsprechend 1 darstellt; und
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5 eine vergrößerte halbe Schnittansicht der Abdichtvorrichtung entsprechend 2 darstellt.
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Wie in den 1 und 2 dargestellt, wird ein Wälzlager 10 mit großem Durchmesser beispielsweise in einem Unterwasserfahrzeug als Schwenklager verwendet.
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Das Wälzlager 10 umfasst einen Innenring 11, einen Außenring 12 und eine Reihe 13 von Wälzelementen 14, die zwischen diesen Ringen 11 und 12 angeordnet sind. Nach dem dargestellten Beispiel sind die Ringe 11 und 12 in Form von konzentrischen Kränzen vorhanden, die sich in Bezug zueinander entlang einer Drehachse (nicht dargestellt) des Lagers drehen können, wobei der Außenring 12 in einem Abstand den Innenring 11 umgibt.
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Die Wälzelemente 14 sind von Kugeln gebildet, die teilweise in ringförmigen Rollwegen 15 und 16 gegenüber den Ringen 11 und 12 in Eingriff sind.
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Der ringförmige Raum zwischen den Ringen 11 und 12, in dem die Reihe 13 von Wälzelementen 14 angeordnet ist, ist axial auf beiden Seiten durch Ringdichtungen 17 und 18 geschlossen, die beispielsweise von dem Innenring 11 getragen werden und mit dem Außenring 12 in Kontakt sind.
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Der Innenring 11 ist dazu bestimmt, auf dem Gestell des Fahrzeugs befestigt zu werden, von dem ein Teil 19 in den Figuren zu sehen ist. Der Außenring ist dazu bestimmt, auf dem Turm des Fahrzeugs befestigt zu werden, von dem ein Teil 20 in den Figuren zu sehen ist. Der Innenring 11 weist eine Innenzahnung 21 auf, die dazu bestimmt ist, in Ritzel einzugreifen, um den beweglichen Turm des Fahrzeugs auszurichten.
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Das Wälzlager 10 umfasst ferner eine komplementäre aufblasbare Abdichtvorrichtung, die ganz allgemein mit dem Bezugszeichen 22 bezeichnet ist, die dazu bestimmt ist, eine komplementäre Abdichtung an der Peripherie der Ringdichtung 17 zwischen dem Außenring 12 und einem Umfangsteil 23 des Gestells 19, auf dem der Innenring 11 montiert ist, darzustellen.
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Die Abdichtvorrichtung 22 ist beispielsweise auf dem Außenring 12 montiert und umfasst einen festen ringförmigen Teil 24, der in einer Ringnut 25 des Außenringes 12 eingebaut ist, die in einer radialen ringförmigen Fläche 26 dieses letztgenannten, die in einem Abstand einer radialen ringförmigen Fläche 27 des Gestells 22 gegenüberliegt, vorgesehen ist, wobei die Ringnut 25 radial außerhalb und in einem Abstand zu der Ringdichtung 17 angeordnet ist.
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Wie insbesondere in den 3 bis 5 dargestellt, ist der feste ringförmige Teil 24 in Form eines Profils mit einem U-förmigen Querschnitt vorhanden, das einen radialen ringförmigen Anschlussschenkel 28, der gegen den radialen ringförmigen Boden der Nut 25 (3) angeordnet ist, und seitliche zylindrische innere und äußere Flügel 29 und 30 umfasst, die radial beabstandet sind und sich in Richtung der radialen Fläche 27 des Abschnitts 23 des Gestells 19 in einem Abstand zu den zylindrischen Seiten der Nut 25 erstrecken.
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Die Abdichtvorrichtung 22 umfasst ferner einen verformbaren ringförmigen Teil 31, der an den festen ringförmigen Teil 24 gekoppelt ist.
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Der verformbare ringförmige Teil 31 umfasst eine verformbare Ringmembran 31a, die in Form eines Profils vorhanden ist, das innere und äußere zylindrische seitliche Flügel 32 bzw. 33 umfasst, die sich innerhalb und außerhalb der Flügel 29 und 30 des festen Teils 24 befinden und an diesen befestigt sind.
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Die seitlichen Flügel 32 und 33 erstrecken sich zwischen den seitlichen Flügeln 29 bzw. 30 des festen ringförmigen Teils 24 und den gegenüberliegenden Seiten der Nut 25 und weisen Enden auf, die in Ringnuten 34 und 35 des ringförmigen Anschlussschenkels 28 des festen ringförmigen Teils 24 in Eingriff sind, wobei diese Nuten 34 und 35 beiderseits der seitlichen Flügel 29 und 30 angeordnet sind.
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Die Abdichtvorrichtung 22 wird in der Nut 25 dadurch gehalten, dass der ringförmige Anschlussschenkel 28 des festen ringförmigen Teils 24 fest zwischen den gegenüberliegenden Seiten der Ringnut 25 eingesetzt ist, wobei die Endabschnitte der seitlichen Flügel 32 und 33 der verformbaren Ringmembran 31, die in den Nuten 34 und 35 des festen ringförmigen Teils 24 in Eingriff sind, festgeklemmt werden. Die verformbare Ringmembran 31a umfasst ferner einen zentralen ringförmigen Abschnitt 36, der ihre seitlichen Flügel 32 und 33 verbindet.
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Wie insbesondere in den 1, 3 und 4 dargestellt, ist dieser zentrale Teil 36 geeignet, eine eingezogene Position einzunehmen, in der er die Enden der seitlichen Flügel 29 und 30 des festen ringförmigen Teils 24 umhüllt und in die Ringnut 37 des festen ringförmigen Teils 24 eingeführt ist, die zwischen den seitlichen Flügeln 29 und 30 dieses festen ringförmigen Teils 24 ausgebildet und axial zu dem Teil 23 des Gestells 19 gerichtet ist.
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In dieser eingezogenen Position legt sich der zentrale ringförmige Abschnitt 36 der verformbaren Ringmembran 31a an die Form der Ringnut 37 des festen ringförmigen Teils 24 an und bildet eine Ringnut 38, die axial zu dem Teil 23 des Gestells 19 gerichtet ist. Nach einer weiteren Ausführungsvariante könnte sich der zentrale ringförmige Teil 36 der verformbaren Ringmembran 31a in einem Abstand zum Boden und eventuell zu den Seiten der Ringnut 37 des festen ringförmigen Teils 24 erstrecken.
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Der verformbare ringförmige Teil 31 umfasst ferner ein ringförmiges Kontaktelement 39, das mit einer äußeren ringförmigen Mittelzone des zentralen ringförmigen Abschnitts 36 der verformbaren Ringmembran 31a verbunden ist. In der eingezogenen Position wird dieses ringförmige Kontaktelement 39 mit seitlichem Spiel zumindest teilweise in die Nut 38 eingeführt, die von dem zentralen ringförmigen Teil der verformbaren Ringmembran 31a, der in die Nut 37 des festen ringförmigen Teils 24 eingeführt ist, gebildet ist.
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Nach dem Ausführungsbeispiel, wie in den 1, 3 und 4 dargestellt, befindet sich die Abdichtvorrichtung 22 in der eingezogenen Position vollständig in der Nut 25 des Außenringes 12 in Bezug zur Radialfläche 26 des Außenringes 12. Sie ist somit geschützt.
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Die Abdichtvorrichtung 22 umfasst ferner ein Mittel 40 zur Zuleitung eines Fluids, wie eines Gases, zwischen dem festen ringförmigen Teil und dem verformbaren ringförmigen Teil.
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Dieses Zuleitungsmittel 40 umfasst eine axiale Leitung 41, die sich durch einen axialen Durchgang 42 des Außenringes 12 hindurch erstreckt, und deren Ende dicht in einer Axialöffnung 43 in Eingriff ist, die an einer Stelle durch den ringförmigen Radialanschlussschenkel 28 des festen ringförmigen Teils 24 hindurch angeordnet ist.
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Wie genauer in den 3, 4 und 5 dargestellt, kann der ringförmige radiale Anschlussschenkel 28 einen vorspringenden Abschnitt 44 aufweisen, durch den hindurch die Axialöffnung 43 vorgesehen ist, wobei ein Endabschnitt der axialen Leitung 41 eine Umfangsrippe 45 aufweist, die in einer inneren Ringnut 46 der Axialöffnung 43 in Eingriff ist.
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Wie in den 1 und 2 dargestellt, erstreckt sich die Leitung 41 überdies durch einen Abschnitt 20a des Gestells 20 hindurch, und ist ihr anderes Ende mit einer Druckfluidquelle (nicht dargestellt), beispielsweise Luft, des Fahrzeugs verbunden. Nach einer Ausführungsvariante könnte diese Druckquelle von dem Außenring 12 getragen werden.
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Wenn ein Fluid unter Druck durch die axiale Leitung 41 zugeführt wird, gelangt dieses Fluid in eine ringförmige Aufnahmekammer 47, die zwischen dem festen ringförmigen Teil 24 und der Ringmembran 31a des verformbaren ringförmigen Teils 31 ausgebildet ist, und ruft ein axiales Aufblasen oder eine axiale Ausdehnung der Ringmembran 31a in Richtung des Abschnitts 23 des Gestells 19 hervor.
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Genauer tritt der zentrale ringförmige Abschnitt 36 der Ringmembran 31a axial aus der Nut 37 des festen ringförmigen Teils 24 aus und dehnt sich axial über die ringförmige radiale Fläche 26 des Außenringes 12 hinaus aus, wobei sie das ringförmige Kontaktelement 39 in eine begrenzte ausgezogene Position mitnimmt, in der eine radiale ringförmige Kontaktfläche 48 des ringförmigen Kontaktelements 39 mit einer ringförmigen Zone der radialen Fläche 27 des Abschnitts 23 des Gestells 19 in Kontakt kommt, wobei diese ringförmige Zone radial außerhalb und in einem Abstand zu der Ringdichtung 17 angeordnet ist.
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In dieser in den 2 und 5 dargestellten ausgezogenen Position erstreckt sich die Abdichtvorrichtung 22 um die und in einem Abstand zu der Ringdichtung 17. Der zentrale ringförmige Abschnitt 36 der Ringmembran 31a weist beispielsweise einen U-förmigen Querschnitt auf. Der Druck des Fluids in der ringförmigen Kammer 47 bestimmt den Druck des ringförmigen Kontaktelements 39 auf die radiale Fläche 27 des Abschnitts 23 des Gestells 19. Nach einer Ausführungsvariante weist das ringförmige Kontaktelement 39 in seiner Kontaktfläche 48 beabstandete Ringnuten 49 auf.
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In dieser ausgezogenen Position wird eine Dichtigkeit zwischen dem Außenring 12 und dem Abschnitt 23 des Gestells 19 dank der dichten Montage des festen ringförmigen Teils 24 in der Nut 25 des Außenringes 12 an der Ringmembran 31a, an dem ringförmigen Kontaktelement 39 und in Kontakt mit diesem letztgenannten auf der radialen Fläche 27 des Abschnitts 23 des Gestells 19 erzeugt.
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Ferner können sich in dieser ausgezogenen Position der Außenring 12 und das mit dem Innenring 11 verbundene Gestell 19 in Bezug zueinander drehen. Diese Drehung erzeugt eine Reibung zwischen dem ringförmigen Kontaktelement 39 und der radialen Fläche 27 des Abschnitts 23 des Gestells 19.
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Wenn der Druck des Fluids in der ringförmigen Kammer 47 nachlässt und das Fluid durch die Leitung 41 abgeleitet ist, verformt sich die Membran 31a in die andere Richtung in ihre eingezogene Position, wobei sie das ringförmige Kontaktelement 39 der radialen Fläche 27 von dem Abschnitt 23 des Gestells 19 entfernt. Die vorher beschriebene eingezogene Position kann unter der Wirkung einer vorherigen elastischen Verformung der Ringmembran 31a bei ihrer Verformung in ihre ausgezogene Position und/oder unter der Wirkung eines Unterdrucks des Fluids in der ringförmigen Kammer 47, der durch eine Außenpumpe erzeugt wird, erreicht werden.
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Da die Abdichtvorrichtung 22 zumindest teilweise in den Außenring 12 integriert ist, ruft sie keinen nachteiligen Platzbedarf hervor.
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Die Abdichtvorrichtung 22 kann in die eingezogene Position nur im Bedarfsfalle gebracht werden, beispielsweise im Falle eines Untertauchens des Fahrzeugs, oder wenn sich letztgenanntes in einer beispielsweise durch Gase oder Strahlungen verschmutzten Umgebung befindet.
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Wenn der Abdichtring 22 in seiner eingezogenen Position ist und somit nicht verwendet wird, verschlechtert er sich nicht und erzeugt somit kein zusätzliches Drehmoment bei den Drehungen der Gestelle 19 und 20 in Bezug zueinander mit Hilfe des Wälzlagers 10.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel könnte der Innenring 11 einen ringförmigen Abschnitt umfassen, der den Platz des ringförmigen Abschnitts 23 des Gestells 19 einnimmt, so dass der Abdichtring 1 mit diesem ringförmigen Abschnitt dieses Ringes in Kontakt gebracht werden könnte.
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Nach einem Ausführungsbeispiel können die ringförmigen Flügel 32 und 33 der Membran 31a des verformbaren Teils 31 im eingezogenen Zustand mit den ringförmigen Flügeln 29 des festen Teils 24, die jeweils aufeinander geklebt sind, in Kontakt sein. Das ringförmige Kontaktelement 39 kann auf dem zentralen ringförmigen Abschnitt 38 der Membran 31a vulkanisiert sein. Beispielsweise kann der feste Teil 24 aus leinengeprägtem Silikon sein, kann die Membran 31a aus Kevlarfaser sein und kann das ringförmige Kontaktelement 29 kann aus leinengeprägtem Silikon sein.
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Die vorliegende Erfindung ist obenstehend durch die Beschreibung eines besonderen Wälzlagers dargestellt. Natürlich könnte die Abdichtvorrichtung in einem Lager montiert sein, das mehrere Reihen von Wälzelementen und Mittel zur Abdichtung des Raums, in dem sich diese verschiedenen Wälzelemente bewegen, aufweist. Die Erfindung kann insbesondere für ein Lager ohne Wälzelemente, die zwischen den Ringen angeordnet sind, wie beispielsweise für ein Gleitlager oder Gelenklager, angewandt werden. Ferner könnte die aufblasbare Abdichtvorrichtung derart angeordnet sein, dass sie sich radial oder schräg bewegt.
