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Die Erfindung betrifft eine Spaltdichtung zur Abdichtung eines zwischen gegeneinander verdrehbaren Körpern vorhandenen Lagerspaltes, insbesondere zur Abdichtung des Lagerspaltes gegeneinander verdrehbarer Ringe eines Wälzlagers oder einer Drehverbindung, beispielsweise einer Rollen-, Tonnen-, Zylinder-, Nadel-, Kegel- oder Kugeldrehverbindung oder gar eines Kombinationslagers oder gar eines Vierpunktlagers gemäß den Ansprüchen.
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Im Einsatz befindliche Dichtungen für Drehverbindungen, Wälzlager, Großwälzlager und Schwenktriebe sind in Ihrer Form und Ausgestaltung sehr unterschiedlich, obwohl der Anwendungsfall oft sehr ähnlich ist. Die Aufgabenstellung von umlaufenden Dichtungsvorrichtungen für Drehverbindungen und Wälzlager besteht darin, die Drehverbindung oder den Schwenktrieb sicher gegen äußere Einflüsse, beispielsweise Feuchtigkeit, Flugsand oder Verunreinigungen beziehungsweise Schmutz, Fremdkörper, et cetera, zu schützen. Gleichzeitig muss die Dichtung Unterstützung dafür bieten, dass das Schmiermittel im Lager verbleibt beziehungsweise nur in geringen und definierten Mengen aus der Gesamtanordnung gelangt. Sie muss also dem Innendruck des Lagers, herbeigeführt durch das Schmiermittel, in vertretbarem Maße standhalten können. In beiden Fällen spricht der Fachmann von der Abdichtwirkung der Dichtung.
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Nach dem Stand der Technik sind handelsübliche und im Einsatz befindliche Dichtungen für Drehverbindungen und Wälzlager vulkanisierbar und bestehen aus elastischen kautschukartigen Werkstoffen, beispielsweise FPM, NBR, ECO, HNBR. Es können neben der Dichtung auch verstärkende und versteifende Elemente, beispielsweise Zugfederstränge, verwendet werden.
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Den üblichen Dichtungsanordnungen nach Stand der Technik ist gemein, dass Sie in der Regel entweder einteilig oder mehrteilig ausgeführt sind, das bedeutet aus mindestens einer Dichtungskomponente bestehen. Sehr häufig werden verschiedene ringförmige Dichtungsstränge in die Drehverbindung eingebracht oder in einem oder in mehreren Einstichen beziehungsweise Nuten im Vollmaterial der Drehverbindung oder an dem Schwenktrieb befestigt, sodass sich eine Fixierung stattfindet. Die Fixierung geschieht dabei durch Einbringen des elastischen Dichtungsmateriales in eine im (metallischen) Vollmaterial der abzudichtenden Anordnung vorhandene Nut. Diese Nut wird gelegentlich als Einstichnut oder Formeinstich bezeichnet und ist eine Materialaussparung oder Ausnehmung entsprechend eines nutförmigen Ausnehmungsprofiles im Körper/Vollmaterial. Zumeist wird diese Nut durch spanende Bearbeitung infolge des sogenannten Einstichdrehens während der Fertigung der Drehverbindung oder des Schwenktriebs erzeugt.
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So beschreibt beispielsweise die
EP 1920176 , basierend auf der
DE 10 2005 041 720 eine Anordnung zur Abdichtung einer sich drehenden Verbindung, bei der die Dichtungsanordnung aus etwa insgesamt mehr als vier einzelnen Komponenten besteht, die sich jeweils ringförmig erstrecken und in welcher der Dichtungsring an einem der sich drehenden Teile in oben vorgenannter Weise fixiert ist.
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Die
DE 20203372 hingegen beschreibt unter Anderem eine Dichtungsanordnung für eine Drehlagerung, die aufgrund ihrer stark asymmetrischen Geometrie in Verbindung mit einem zusätzlichen Ringelement aus einem anderen Werkstoff eine gute Dichtungswirkung erreicht. Auch hier ist die stark asymmetrische Geometrie des Dichtungsprofils an einem der sich drehenden Teile in oben vorgenannter Weise fixiert. Die
DE 10 200 60 53 832 beschäftigt sich mit dem Einsatz einer Anordnung zum Abdichten zweier gegeneinander verdrehbar Teile, die als zusätzliche Komponente eine Feder beziehungsweise ein Zugfederband verwendet, und in welcher der Dichtungsring an einem der sich drehenden Teile in oben vorgenannter Weise fixiert ist.
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Diesen herkömmlichen Dichtungsgeometrien ist gemein, dass die Art der Fixierung sehr großen Einfluss hat auf die Abdichtwirkung der Dichtung hat. Häufig wird beobachtet, dass Dichtungen während des Betriebs, insbesondere nach längerer Betriebsdauer aus der Fixierung herausrutschen und somit ihrem Existenzzweck nicht mehr gerecht wird. Je besser die Fixierung der Dichtung oder Dichtungsanordnung wäre, desto geringer wäre die Chance des ungewünschten Verlusts der Dichtung.
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Aus diesem genannten Problem ergibt sich die die Erfindung initiierende Aufgabe, eine Dichtungsgeometrie zur Spaltabdichtung mit möglichst einfachem Profil zu schaffen, welche sehr gut fixiert werden kann, gleichzeitig jedoch einfach am Wälzlager- oder Drehverbindungsprodukt oder Dichtungsspalt anzubringen ist, und dennoch gute Abdichtwirkung erzielt. Die Spaltdichtung soll ferner ideal als Retrofit-Dichtung geeignet sein. Die Lösung gelingt insbesondere mit der erfindungsgemäßen Spaltdichtung gemäß der weiteren Beschreibung und gemäß den weiter unten beschriebenen Ansprüchen.
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Erfindungsgemäß weist die Spaltdichtung verhältnismäßig einfache Geometrie auf und ist einteilig, da im Retrofit-Falle aufwändige, insbesondere mehrteilige, Dichtungskomplexe nur unter erhöhtem Montageaufwand montiert werden können. Eine zweilippige Spaltdichtung genügt diesem Zwecke, eine drei- oder mehrlippige Spaltdichtung bringt weitere Vorteile. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können daher mehr als zwei Dichtlippen Anwendung finden.
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Als insbesondere vorteilhaft stellt sich heraus, wenn die Dichtungsanordnung über eine ausgewogene Geometrie verfügt, welche einen festen Sitz und somit gute Fixierung möglichst nahe am (Dreh-)körper ermöglicht. Demzufolge ist die Lage des Dichtungsmitteipunktes von insbesonderer Wichtigkeit.
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Die erfindungsgemäße Spaltdichtung ist daher zur besseren Abdichtung eines zwischen gegeneinander verdrehbaren Körpern vorhandenen Lagerspaltes vorgesehen, insbesondere zur Abdichtung des Lagerspaltes gegeneinander verdrehbarer Ringe eines Wälzlagers oder einer Drehverbindung, beispielsweise einer Rollen-, Tonnen-, Zylinder-, Nadel- oder Kugeldrehverbindung oder gar eines Vierpunktlagers.
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Sie verfügt über einen in einen ersten Körper nahezu vollständig einsteckbaren Befestigungsansatz zur Fixierung der Spaltdichtung an diesem ersten Körper, insbesondere Drehkörper.
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Durch Zusammendrücken der Spaltdichtung und eindrücken oder einpressen in den Einstich oder in die Nut beziehungsweise in die Materialausnehmung/Aussparung im ersten Körper wird die Dichtung dort fixiert. Mit entlang dem Ausnehmungsprofil oder dem Einstich eingebrachten Querschnittsverbreiterungen oder Widerhaken wird die Spaltdichtung gegen leichtes Wiederherausziehen gesichert.
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Ferner weist die erfindungsgemäße Spaltdichtung einen an des ersten Körpers Oberfläche anschmiegbaren Dichtungsfortsatz auf, welcher beispielsweise leicht geneigt ist gegenüber des ersten Körpers Oberfläche, und welcher sich sich federnd an die Oberfläche dieses ersten Körpers anschmiegt oder anlegen kann.
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Dieser erste Körper ist dabei beispielsweise der Innenring oder der Außenring eines Großwälzlagers oder einer Drehverbindung – oder gar eines Schwenktriebs. Ein zweiter Körper ist der dazu jeweils gegen gelagerte Wälzlagerring.
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Ferner verfügt die Erfindung über mindestens zwei diesen zweiten Körper berührende Dichtlippen. Diese Dichtlippen berühren, zumindest punktweise, vorzugsweise jedoch flächig, mit mindestens je einer Dichtungsmaulseite oder mindestens je einem Dichtungsklauenfinger diesen zweiten Körper, und zwar jeweils an dessen Oberfläche. Vorteilhaft im Sinne der Erfindung ist, wenn dabei mindestens eine Dichtungsmaulseite oder mindestens ein Dichtungsklauenfinger einer Dichtlippe, zumindest teilweise, in den Dichtungsspalt hineinragt, während die mindestens eine andere Dichtungslippe den Stoßbereich von der anderen Seite umgreift.
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Es erstrecken sich also mindestens zwei, gegebenenfalls auch drei oder mehr, Dichtungsmaulseiten oder Dichtungsklauenfinger vom ersten Körper ausgehend in Richtung des zweiten Körpers, und zwar aus der Richtung des Dichtungsmittelpunktes ausgehend.
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Dieser Dichtungsmittelpunkt liegt dabei an der nahezu rechtwinkligen Kreuzungsstelle beider gedachter Achsen liegt, welche zum Einen den Befestigungsansatz in dessen horizontaler Erstreckung teilt, vorzugsweise etwa hälftig, beispielsweise symmetrisch, und zum Anderen den Dichtungsfortsatz in dessen vertikaler Erstreckung teilt, vorzugsweise ebenfalls etwa hälftig.
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Die erfindungsgemäße Spaltdichtung zur Abdichtung eines zwischen gegeneinander ist also unter Anderem gekennzeichnet dadurch, dass sich Dichtlippen von Fuß oder Kehle des Dichtungsmauls ausgehend, insbesondere etwa maul- oder klauenartig, an mindestens zwei korrespondierende Flächen des zweiten Körpers anlegen oder anschmiegen, insbesondere jeweils federnd oder elastisch an diese Flächen anlegen oder anschmiegen.
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Das Umgreifen des Stoßes erfolgt also in der Art, wie ein Maul den aufzunehmenden Teil eines anderen Körper umfasst. Alternativ kann man sich vorstellen, dass die beiden Dichtlippen, insbesondere deren Spitzen oder Finger/Klauen, den aufzunehmenden Teil eines korrespondierenden Körpers umgreifen.
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Vergleicht man Urzustand, also die erfindungsgemäße Dichtung im nicht verbauten Zustand, und Einbausituation, etwa beispielsweise als Retrofit-Dichtung in der zu überholenden Anlage, also die erfindungsgemäße Dichtung im verbauten Zustand, so wird offenbart, dass der direkte Abstand zwischen den Spitzen der Finger/Klauen, also die Berührpunkte der Dichtungsmaul- oder Dichtungsklauenfinger am zweiten Körper, einen jeweils anderen Betrag und auch andere Richtung aufweist: In Einbausituation wird dieser Abstand einen höheren Betrag und eine stärker im Uhrzeigersinn gedrehte Richtung einnehmen als im nicht verbauten! nicht montierten (Ur-)zustand.
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Ebenfalls charakteristisch für die Erfindung ist, dass die Kehle des Dichtungsmauls oder der Dichtungsklaue ausgehend vom Dichtungsmittelpunkt unter einem Winkel zwischen 0° und 90° gegenüber der horizontalen Achse angeordnet ist.
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Besonders vorteilhaft erweisen sich Winkel von vorzugsweise zwischen 40° und 60°, oder genauer, zwischen etwa 45° und 50°.
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Hinsichtlich der ausgewogenen Geometrie und dem festen Sitz der erfindungsgemäßen Spaltdichtung stellt sich eine nahe und gute Fixierung am Körper als vorteilhaft heraus. Beispielsweise wird dies gewährleistet, wenn die gedachte Verlängerung der Achse von Dichtungsmittelpunkt aus und durch die Kehle des Dichtungsmauls/der Dichtungsklaue direkt auf den Stoß der beiden korrespondierende Flächen des zweiten Körpers trifft.
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In einer weiteren Ausführungsform werden drei oder mehr Dichtlippen mit drei oder mehr Dichtungsklauenfinger eingesetzt, wodurch die ideale Dichtungswirkung mittels Zusammenspiel aller beteiligten Dichtlippen und deren Dichtungsklauenfinger zustande kommt.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungsmöglichkeiten ergeben sich in erfindungsgemäßen Weiterführungen der Erfindung sowie aus den beispielhaft angefügten Zeichnungen. Dabei zeigen sämtliche Zeichnungen das geschnittene Dichtungsprofil, als:
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1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spaltdichtung mit zwei Dichtlippen im Urzustand, also in nicht montierter/nicht verbauter Lage, mit einem nicht gedehnten Dichtungsmaul.
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2 die gleiche Ausführungsform wie 1 einer erfindungsgemäßen Spaltdichtung mit zwei Dichtlippen, jedoch im eingebauten Zustand, also im montierter Lage, mit einem gedehnten Dichtungsmaul oder einer geöffneten Dichtungsklaue.
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3 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spaltdichtung mit drei Dichtlippen in nicht montierter/nicht verbauter Lage, mit einem nicht gedehnten Dichtungsmaul.
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4 die gleiche Ausführungsform wie 3 mit drei Dichtlippen im eingebauten Zustand, also im montierter Lage, mit einem gedehnten Dichtungsmaul oder einer geöffneten Dichtungsklaue.
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1 sowie 2 weisen je dieselbe Spaltdichtung (16) auf mit vertikal nach oben orientiertem Dichtungsfortsatz (19), ebenso mit horizontal nach rechts orientiertem Befestigungsansatz (8). Die Dichtungswirkung oder Abdichtwirkung wird durch eine obere Dichtlippe (6) beispielsweise die auslassende Dichtlippe (6) in Verbindung mit einer unteren Dichtlippe (7) welche als sperrende Dichtlippe (7) wirkt, hergestellt. Zweck der Anordnung ist die Abdichtung eines Lagerspaltes (2).
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Im Betrieb werden beide Dichtlippen (6; 7) an den zweiten Körper (3), etwa den Innenring eines Wälzlagers, angelegt oder angeschmiegt. Die Berührungspunkte der Dichtlippen (6; 7) mit diesem zweiten Körper sind deren Spitzen, genannt obere und untere Dichtungsmaulseiten (12; 13) oder oberer und unterer Dichtungsklauenfinger (12; 13).
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Diese Dichtungsmaulseiten (12; 13) beziehungsweise Dichtungsklauenfinger (12; 13) nach 1 sowie 2 liegen zum Einen an der ersten Fläche (9) an, und zum Anderen an der zweiten Fläche des zweiten Körpers (10). Die beiden Flächen des zweiten Körpers treffen im Stoßbereich (20) beider Flächen aufeinander. Der Stoßbereich (20) liegt in der Regel im oder nahe des Dichtungsspaltes (2), sodass die beiden Dichtungsklauenfinger (12; 13) ebenfalls in der Nähe des Dichtungsspaltes jeweils den zweiten Körper (3) berühren oder daran anliegen.
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Die Spaltdichtung (16) ist im Abbildungsbeispiel ferner charakterisiert dadurch, dass der Dichtungsmaulkehle oder Dichtungsklauenfuß (15) dieser Dichtung (16) auf einer gedachten geraden Linie zwischen dem Stoßbereich (20) und dem Dichtungsmittelpunkt (14) liegt. Dadurch schliesst dieser Dichtungsklauenfuß (15) mit dem Dichtungsmittelpunkt (14) und der horizontalen Achse (17) einen Winkel (α) ein. Im vorliegender Abbildung etwa 55°.
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Fixiert werden kann die Spaltdichtung (16) nach 1 sowie 2 am ersten Körper (1), beispielsweise dem Außenring eines Wälzlagers, mittels Einstecken des Befestigungsansatzes (8) in eine Einstichnut/Formeinstich als Materialaussparung (4) oder in eine dementsprechende Ausnehmung oder Ausnehmungsprofil (4). Der Vorteil in der Fixierweise bietet sich durch zusätzliche Querschnittsverbreiterung oder Widerhaken (5) im Dichtungsmaterial, welche in dafür vorgesehene Aussparungen in Einstichnut/Formeinstich (4), welche als Widerhakenansatz oder Widerhakenwiderlager im Drehkörper zu verstehen sind, eingepasst werden. Durch diese Querschnittsverbreiterung oder Widerhaken (5) wird die Spaltdichtung (16) zusätzlich gegen Wiederherausziehen gesichert dergestalt, dass die Querschnittsverbreiterungen des Dichtungsmateriales im Einstich (4) beim Herausziehen gegen den Widerhakenansatz (11) im Körper (Drehkörper) gepresst werden. Das Dichtungsmaterial wird also am Ansatz (11) Richtung der horizontalen gestaucht. Somit wirkt der Widerhakenansatz dem Herausziehen in horizontaler Richtung entgegen.
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Ferner in 1 sowie 2 ersichtlich ist, dass die Dichtung (16) weist einen Mittel punkt (14) auf, in dem sich horizontale Achse (17) und vertikale Achse (18) in etwa schneiden. Diese Achsen liegen dabei jeweils mittig im Befestigungsansatz (8) beziehungsweise im Dichtungsfortsatz (19).
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3 und 4 zeigen die Ausführung einer erfindungsgemäßen Spaltdichtung (16) mit drei Dichtlippen (6; 7; 21). Grundsätzlich ergibt sich die gleiche Funktionsweise wie bei 1 und 2. Beispielhaft gezeigt ist auch hier je dieselbe Spaltdichtung (16) auf mit vertikal nach oben orientiertem Dichtungsfortsatz (19), ebenso mit horizontal nach links orientiertem Befestigungsansatz (8). Die Dichtungswirkung oder Abdichtwirkung wird durch eine mittige Dichtlippe (6) beispielsweise ebenfalls eine auslassende Dichtlippe (6) in Verbindung mit einer unteren Dichtlippe (7) welche als sperrende Dichtlippe (7) wirkt, hergestellt. Zweck der Anordnung ist die Abdichtung eines Lagerspaltes (2). Im Betrieb werden alle drei Dichtlippen (6; 7; 21) an den zweiten Körper (3) angelegt oder angeschmiegt. Die Berührungspunkte der Dichtlippen (6; 7; 21) mit diesem zweiten Körper (3) sind deren Spitzen, bezeichnet als Dichtungsmaulseiten (12; 13; 22) oder als Dichtungsklauenfinger (12; 13; 22).
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Diese Dichtungsmaulseiten (12; 13; 22) beziehungsweise Dichtungsklauenfinger (12; 13; 21) nach 3 sowie 4 liegen zum Einen an der ersten Fläche (9) an, und zum Anderen an der zweiten Fläche des zweiten Körpers (10). Die beiden Flächen (9; 10) des zweiten Körpers treffen im Stoßbereich (20) beider Flächen aufeinander. Der Stoßbereich (20) liegt auch hier im oder nahe des Dichtungsspaltes (2). Die Spaltdichtung (16) ist auch in diesen Abbildungen ferner charakterisiert dadurch, dass die Kehle (15) auf einer gedachten geraden Linie zwischen dem Stoßbereich (20) und dem Dichtungsmittelpunkt (14) liegt. Dadurch schliesst dieser Dichtungsklauenfuß (15) mit dem Dichtungsmittelpunkt (14) und der horizontalen Achse (17) einen Winkel (α) ein. Da drei Dichtlippen (6; 7; 21) vorhanden sind, ergibt sich ein Dichtungsmaul- oder Dichtungsklauenfuß (23), welcher die Senke zwischen den beiden dem Spalt (2) am entferntest gelegenen Dichtlippen (6; 21) bildet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Erster verdrehbarer Körper (Drehkörper), z. B.: Wälzlagerring
- 2
- Lagerspalt
- 3
- Zweite verdrehbarer Körper (Drehkörper), z. B.: Wälzlagerring
- 4
- Einstichnut/Formeinstich als Materialaussparung oder Ausnehmung oder Ausnehmungsprofil
- 5
- Querschnittsverbreiterurig oder Widerhaken
- 6
- Dichtlippe, z. B.: als auslassende Dichtlippe
- 7
- Dichtlippe, z. B.: als sperrende Dichtlippe
- 8
- Befestigungsansatz
- 9
- Erste Fläche des zweiten Körpers
- 10
- Zweite Fläche des zweiten Körpers
- 11
- Widerhakenansatz im Körper (Drehkörper)
- 12
- Dichtungsmaulseite oder Dichtungsklauenfinger
- 13
- Dichtungsmaulseite oder Dichtungsklauenfinger
- 14
- Dichtungsmittelpunkt
- 15
- Dichtungsmaul- oder Dichtungsklauenkehle
- 16
- Spaltdichtung
- 17
- horizontale Achse
- 18
- vertikale Achse
- 19
- Dichtungsfortsatz
- 20
- Stoß
- 21
- Dichtlippe
- 22
- weiterer Dichtungsmaulseite oder Dichtungsklauenfinger
- 23
- Dichtungsmaul- oder Dichtungsklauenfuß
- 24
- gerundete Außenkontur
- E
- Erstreckung
- A
- direkter Abstand
- α
- Winkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1920176 [0005]
- DE 102005041720 [0005]
- DE 20203372 [0006]
- DE 102006053832 [0006]
