DE2706323A1

DE2706323A1 - Vorrichtung an einer leitungskupplung

Info

Publication number: DE2706323A1
Application number: DE19772706323
Authority: DE
Inventors: Kjell Ronny Ekman
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-02-16
Filing date: 1977-02-15
Publication date: 1977-08-18
Also published as: DE2706323C2; BR7700916A; FR2341092B1; SE7601675L; FR2341092A1; SE397401B; GB1559623A

Description

PATENTANWÄLTE R. SPLANEMANN dr. B. REITZNER DIPL.-ING. DIPL.-CHEM.

MÖNCHEN

J. RICHTER F. WERDERMANN OIPL.-ING. DIPL.-ING.

HAMBURG

. Februar 1977

toco HAMiuRo ι«

NEUER WALL 1O TEL. (O4O) 34OO49 34 OO 88 TELEGRAMME: INVENTtUS HAMBURG

UNSEREAKTE: £. 77 IHR ZEICHEN:

PATENT- UND GMH-ANMELDUNG

PRIORITÄT:

BEZEICHNUNG

16. Februar 1976 schwed. Pat. Anm. Nr. 7601675

Vorrichtung an einer Leitungskupplung

ANMELDER:

ERFINDER:

K.jell Ronny Ekman, Zug (Schweiz)

Kjeil Ronny Ekman, Zug (Schweiz)

709833/0324

Konten: Dmittche Bank AG. Homburg, KoMo-Nr.6/10055 (BLZ 30070000) ■ Pojt»ch»dcomt Hamburg, Konlo-Nr. 26MW-Ml (BLZ 20010020)

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung an einer Leitungskupplung mit einem Stöpsel- und einem Hülsenteil, die durch mindestens zwei hintereinander angeordnete, in Ringnuten an der Innenfläche des Hülsenteiles gelagerte Dichtungsringe gegenseitig abgedichtet sind, wobei ein erster Dichtungsring mit einer am vorderen Ende des Stöpselteiles vorgesehenen, kleineren Durchmesser als die zylindrische Mantelfläche des Stöpselteiles aufweisenden, vorzugsweise schrägen Dichtungsfläche zusammenwirken kann, die über einen konkav gekrümmten Absatz in die zylindrische Mantelfläche des Stöpselteiles übergeht, der zusammen mit einer Teilfläche der ersten Ringnut einen Sitz für den ersten Dichtungsring bildet, so daß der erste Dichtungsring in der Endphase des Zusammensteckens von Stöpselteil und Hülsenteil teilweise axial

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und teilweise radial zusammengedrückt und in der endgültigen Kupplungslage eine wirksame Abdichtung des oberen Endes des hohlzylindrischen Spaltes durch die Pressung des ersten Dichtungsringes gegen den erwähnten Sitz erreicht wird, und wobei die den zweiten Dichtungsring aufnehmende Ringnut in axialer Richtung länger bemessen ist als der zweite Dichtungsring, so daß dieser in seiner Ringnut zunächst beim Zusammenstecken von Stöpsel- und Hülsenteil in der einen und danach unter Einwirkung des in dem hohlzylindrischen Spalt eingeschlossenen Leitungsmediumkissens in der entgegengesetzten Richtung verschiebbar ist,

Das erwähnte Leitungsmediumkissen entsteht beim Zusammenstecken von Stöpselteil und Hülsenteil einer solchen Leitungskupplung auf folgende Art und Weise: Beim Zusammenstecken der beiden Kupplungsteile schiebt der Stöpselteil mit seinem konkav gekrümmten Absatz einen Teil des Leitungsmediums innerhalb des Hülsenteils vor sich her. Dieser Teil des Leitungsmediums bleibt in der Endphase des Zusammensteckens, soweit er nicht über ein Ventil wie beispielsweise an dem ersten Dichtungsring vorbei entweichen kann, in dem Ringraum innerhalb der beiden Kupplungsteile zwischen den beiden Dichtungsringen eingeschlossen, sobald der erste Dichtungsring mit dem vorderen Teil des Stöpselteils in satte Berührung gelangt.

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Dabei kann es vorkommen, daß der Raum der zweiten Ringnut vor dem zweiten Dichtungsring schon mit Leitungsmedium gefüllt ist, wenn der das Leitungsmediumkissen begrenzende dichte Abschluß des hohlzylindrischen Spaltes an dem ersten Dichtungsring entsteht. Das hat zur Folge, daß das eingeschlossene Leitungsmediumkissen ein Zusammenstecken der beiden Kupplungsteile bis in die endgültige Kupplungslage verhindert oder zumindest erschwert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leitungskupplung der eingangs genannten Gattung so zu verbessern, daß ohne Erschwerung des Zusammensteckens der beiden Kupplungshälften, Stöpselteil und Hülsenteil eine besonders gute und auch erschütterungssichere Abdichtung für einen besonders großen Bereich unterschiedlicher Drücke des Leitungsmediums erreicht wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die radiale Breite des hohlzylindrischen Spaltes zwischen Stöpsel- und Hülsenteil so groß bemessen ist, daß der Durchfluß des Leitungsmediums während des Zusammensteckens der beiden Teile nur geringem Widerstand begegnet, und daß die Ringnut des zweiten Dichtungsringes so groß bemessen ist, daß der von dem zweiten Dichtungsring begrenzte, dem hohlzylindrischen Spalt benachbarte Teil ihres Raumes in der endgültigen Kupplungslage von Hülsenteil und Steckerteil das gesamte, nicht in dem hohlzylindri-

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sehen Spalt verbleibende eingeschlossene Leitungsmediumkissen aufzunehmen vermag.

Die radiale Breite des Spaltes zwischen Stöpsel- und Hülsenteil beträgt vorzugsweise 0,01 - 0,3 nun, während die radiale Tiefe der zweiten Rinpnut so bemessen wird, daß der sich in der endgültigen Kupplungslage von Stöpsel- und Hülsenteil ergebende Abstand zwischen dem Boden der zweiten Ringnut und der Mantelfläche des Stöpselteils um 4 - 25%t vorzugsweise 8 - 16J5 kleiner ist als die Breite des Querschnitts des zweiten Dichtungsrings, insbesondere eines O-Ringes, wenn dieser entspannt ist.

Vorzugsweise weist der hohlzylindrische Spalt einen oder mehrere Kanäle in Form von einer oder mehreren Nuten in der Innenwand des Hülsenteils auf. In einer besonders vorteilhaften Ausführung ist die Nut bzw. sind die Nuten als Spiralnuten ausgebildet.

Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn die zweite Ringnut um so viel in axialer Richtung größer ist als der zweite Dichtungsring, daß das von dem erwähnten Raum unter dem ersten Dichtungsring her beim Zusammenstecken der Kupplungsteile durch den Spalt hindurchgedrückte Leitungsmediumkissen den restlichen Raum der Ringnut bis zu höchstens 90?, vorzugsweise 50 - 70? des erwähnten restlichen Raumes ausfüllt.

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Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Ks zeigen

Fig. 1 eine Längsschnittdarstellung (ausschnittweise) einer Leitungskupplung in der endgültigen Kupplungslage,

Fig. 2 eine schematische Skizze zur Erläuterung der Funktion des zweiten Dichtungsrings in der zweiten Ringnut beim Einschieben des Stöpselteils in das Hülsenteil,

Fig. 3 eine ähnliche schematische Skizze zur Erläuterung der Funktion in einer späteren Phase des ZusammensteckVorganges,

Fig. h eine schematische Skizze zur Erläuterung der Funktion des ersten Dichtungsringes in der Endphase des Zusammensteckens und

Fig. 5 eine besondere Ausführungsform des HUlsenteils von Fig. 1 ausschnittweise in einem größeren Maßstab.

In Fig. 1 befinden sich die beiden Kupplungshälften, der Hülsenteil 1 und der Stöpselteil 2 im zusammengesteckten Zustand in ihrer endgültigen Kupplungslage. Der Stöpselteil ist in den Hülsenteil mit seinem hohlzylindrischen Ende 3 eingesteckt, das an seinem vorderen Ende eine im Falle dieses Ausführungsbeispiels konische Abdichtungsfläche aufweist, die mit einer konischen Abrundung an die

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zylindrische Mantelfläche des Teiles 3 angrenzt und an ihrem oberen oder vorderen Ende mit einer Schrägfläche 7 an die Endfläche 6 des Stöpselteils grenzt. An seinem entgegengesetzten Ende erweitert sich der zylindrische Mantel 4, indem er über eine Schrägfläche oder eine konkave Abrundung 9 in einen Teil 8 größeren Durchmessers übergeht.

Bei der in Fig. 1 dargestellten endgültigen Kupplungslage sind die beiden Kupplungshälften 1, 2 in an sich bekannter Weise durch (hier nicht dargestellte) Sperrorgane aneinander verriegelt, die beispielsweise aus Verriegelungskugeln, Schließringen od. dgl. bestehen können.

Zur gegenseitigen Abdichtung der Kupplungshälfte sind zwei Dichtungsringe 10, 11 hintereinander angeordnet. Die Dichtungsringe, die wie üblich aus einem Kunststoff wie Nitril, Witon od. dgl. bestehen können, sind in je einer Ringnut 13 bzw. Ik an der Innenfläche des Hülsenteils 1 gelagert. Der Hülsenteil v/eist eine der Stirnfläche 6 des Stöpselteils überstehende Endfläche 15 auf. Beide Flächen 6 und 15 sind durch einen Spalt 16 getrennt, über welchen ein Leitungsmedium vom Innern der Leitungskanäle 17, 18 aus auf den ersten Dichtungsring 11 einweirken kann.

In der gezeigten Kupplungsendlage bei—der Kupplungshälften wird der erste Dichtungsring 10 in radialer und auch in axialer Richtung so zusammengedrückt, daß er den hohlzylindri·

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sehen Spalt 19 zwischen Stöpsel- und Hülsenteil wirksam abdichtet. Die konkave Rundung 5 und die unteren Teile der Abdichtungsfläche *J bilden zusammen mit der unteren Endwand der Ringnut 13 einen Sitz für den ersten Dichtungsring, in dessen Bereich der Ringspalt endet.

Die zweite Ringnut 1*4 ist in axialer Richtung wesentlich länger als der zweite Dichtungsring 11, auch wenn dieser wie dargestellt durch radiale Pressung eine Verformung seines Querschnitts erfahren hat. Die zweite Ringnut 14 ist an ihrer oberen Endwand mit einer Abschrägung 20 versehen.

Fig. 2 zeigt noch deutlicher die Lage des zweiten Dichtungs rings 11 in der zweiten Ringnut 1Ί. Aue einer Ausgangslage, die mit voll gezeichneten Linien dargestellt ist, wird der zweite Dichtungsring 11 beim Einstecken des Stöpselteils 2 durch dessen Randkante 21 axial nach oben verschoben, bis er an die innere Endwand 22 der Ringnut stößt, wobei er die gestrichelt gezeichnete mit 11* bezeichnete Lage einnimmt. Diese Lage wird während der weiteren Einschubbewegung des Stöpselteils beibehalten. Die Abschrägung 20 verhindert einen unerwünschten Einfluß auf den zweiten Dichtungsring während der Stöpselteil auf ihm entlang gleitet.

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Nachdem der Stöpselteil mit seinem Ansatz 21 den Dichtungsring 11 und die Ringnut 14 passiert hat, wird er in Richtung auf den ersten Dichtungsring 10 weiterbewegt. Dabei entsteht ein Leitungsmediumkissen 23 an dem Ansatz 21, weil sich ein Teil des Mediums zwischen den sich gegenüberstehenden Wänden von Stöpsel und Hülsenteil befindet und/oder weil irgendwelche (hier nicht dargestellte) Ventile in dem Stöpsel oder Hülsenteil beeinflußt werden und eine Verbindung zu (gleichfalls nicht dargestellten) Anschlußleitungen, an welche der Stöpsel- bzw. Hülsenteil voraussetzungsgemäß angeschlossen sein kann, zu öffnen beginnen. Das Mediumkissen kann auch Fette oder andere Schmiermittel enthalten, die an den betreffenden Teilen vorhanden sein können. Das Mediumkiseen 23 wird also vor dem Ansatz 21 hergeschoben und bewegt sich in der mit dem Pfeil 24 angegebenen Richtung.

Während sich das vordere Ende des Stöpselteils in Richtung auf den ersten Dichtungsring 10 bewegt, kann das Leitungsmedium an dem Dichtungsring 10 solange vorbeifließen, bis die Abdichtungsfläche Ί des Stöpselteils den ersten Dichtungsring abdichtend berührt. Danach ist - wie in Fig. Ί dargestellt - ein Leitungsmittelkissen 23 in einem Raum unter dem ersten Dichtungsring IO eingeschlossen. Dieser Raum wird von Teilen der Abdichtungsfläche 4, deren konkav gekrümmten Teil 5 und einem Teil 25 der Innenwand 12 des Hülsenteils 1 gebildet. Die Länge des Teils 25 ist mit a

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bezeichnet. Durch die Kraft, mit der Stöpsel- und Hülsenteil zusammengedrückt werden, wird das Leitungsmittelkissen in den Spalt 19 in Pfeilrichtung 26, d.h. in Richtung zu
der zweiten Ringnut 14 nach unten gepreßt. Dies ist in
Fig. 3 dargestellt, in der die Bewegungsrichtung des Leitungsmediumkissens mit 26' bezeichnet ist.

Solange das Leitungsmedium an dem ersten Dichtungsring
10 in Richtung der Einschubbewegung des Stöpselteils vorbeifließen kann, nimmt der radial zusammengedrückt zweite Dichtungsring die in Fig. 3 mit 11' bezeichnete Lage ein. Sobald aber das Leitungsmittelkissen 23 durch die den Stöpsel- und Hülsenteil ineinanderdrückende äußere Kraft nach hinten bzw. unten gepreßt wird, wird der zweite Dichtungsring aus der Lage 11' in die Lage 11 verschoben, wobei der oberhalb des zweiten Dichtungsrings befindliche Teil des
Raumes der Ringnut I^ den überschüssigen nicht in dem Ringspalt 19 verbleibenden Teil des Leitungsmittelkissens aufnimmt.

Um die axiale Verschiebung des zweiten Dichtungsringes 11 innerhalb der zweiten Ringnut 1Ί längs des zylindrischen
Außenmantels 3 des Stöpselteils möglich zu machen, muß
die zweite Ringnut eine solche radiale Tiefe d in dem
Hülsenteil 1 erhalten, daß der radiale Abstand b zwischen

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dem Boden 27 der zweiten Ringnut und der Mantelfläche des Stöpselteils merklich kleiner ist als die radiale Breite c des Querschnittes des entspannten Dichtungsrings 11, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Der Abstand b soll um 4 - 25% kleiner sein als die Breite c, und zwar vorzugsweise um 8 - lG% kleiner. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß der Durchmesser des Zylindermantels 3 des Stöpselteils 12,0 mm und der Durchmesser der Ringnut an deren Boden 27 16,6 mm beträgt, woraus sich eine Größe des Abstandes b von 2,3 mm ergibt. Der aus einem Kunststoff wie Nitril, Witon od. dgl. bestehende zweite Dichtungsring 11 hat bei dem Ausführungsbeispiel einen Innendurchmesser von 11,91 mm und eine Breite seines in diesem Fall kreisrunden Querschnitts im entspannten Zustand c von 2,62 mm. Demgemäß ist die Strecke b um 12,2% kleiner als die Strecke c. Bei diesem Ausführungsbeispiels ist für den zweiten Dichtungsring die Shore-Härtezahl 70 gewählt. Aufgrund der Abmessungen von Stöpsel- und Hülsenteil erhält der Spalt 19 eine Breite von 0,025 bis 0,1 mm mit aktuellen Toleranzen. Gemäß der Erfindung soll die Spaltbreite im Bereich von 0,01 bis 0,3 mm liegen, vorzugsweise im Bereich von 0,025 bis 0,12 mm. Der Winkel Oc der Konizität der Dichtfläche U beträgt bei dem Ausführungsbeispiel 20°. Er kann aber verschiedene Werte, vorzugsweise etwa in dem Bereich von 5 - 20° aufweisen. Die Strecke a beträgt bei dem Ausführungsbeispiel

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etwa 0,5 mm. Er kann aber Werte zwischen 0,2 und 2,7 nun aufweisen. Der zweite Dichtungsring 11 ragt im entspannten Zustand mit etwa IM seiner Breite aus der zweiten Ringnut Ik hervor. Im entspannten Zustand kann der zweite Dichtungsring mit seinem Außendurchmesser wahlweise entweder mit dem Innendurchmesser des Bodens 27 der zweiten Ringnut übereinstimmen oder in der zweiten Ringnut eingespannt sein, derart, daß sein Außendurchmesser beispiels weise bis zu 0,1 bis 0,4 mm größer ist als der Innendurch messer des Ringnutbodens 27. Der erste, gleichfalls aus einem Kunststoff wie Nitril, Witon od. dgl. mit der Shore-Härtezahl 10 hergestellte Dichtungsring 10 ist so ausgebildet und angeordnet, daß er die Abdichtung bei dem oben angegebenen Wert bzw. einem in dem angegebenen Wertbereich liegenden Wert für die Strecke a bewirkt. Querschnittsform und/oder Größe sowie Innendurchmesser des ersten Dichtungsringes 10 sind im übrigen dem Stöpselteil angepaßt. Im Falle des Ausführungsbeispiels beträgt der Innendurchmesser 9,92 mm und die Querschnittsbreite 2,62 mm. Der erste Dichtungsring 10 ist so bemessen und angeordnet, daß sein Halbmesser im wesentlichen der radialen Tiefe der ersten Ringnut entspricht.

Das Volumen der zweiten Ringnut soll demjenigen des unter dem ersten Dichtungsring eingeschlossenen Leitungsmediumkissens, soweit dieses nicht in dem Ringspalt verbleibt, angepaßt sein. Dafür ist es wichtig, daß das eingeschlossene Leitungsmediumkissen den verbleibenden Raum bis zu höchstens 90? ausfüllt (nachdem das Volumen des zweiten Dichtungs-

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rings abgerechnet ist). Dabei beträgt der Füllungsgrad vorzugsweise 50 - 7OiE (abweichend von den Abmessungsproportionen von Fig. 3, denen der maximale Füllungsgrad zugrundegelegt ist). Die axiale Länge der zweiten Ringnut 14 soll die Länge des radial zusammengepreßten zweiten Dichtungsrings um 0,3 - 2,7 mm überschreiten. Dann können die Kupplungshälften, Stöpsel- und Hülsenteil, mit verhältnismäßig kleinem Kraftaufwand ineinandergesteckt werden.

Eine Leitungskupplung mit Vorrichtung der hier beschriebenen Art eignet sich vor allem zur Verwendung mit Leitungen für Hydrauliköl, aber auch für andere kompressible oder nicht kompressible Leitungsmedien, wie beliebige Flüssigkeiten, Luft oder Gase. Bei besonders zähflüssigen Leitungsmedien läßt sich erfindungsgemäß der Durchgang des eingeschlossenen Mediums von der ersten Ringnut über den Ringspalt zu der zweiten Ringnut, insbesondere auch, wenn Schmierfett darin enthalten ist, durch eine oder mehrere durchgehende Nuten in der Innenwand des Hülsenteils erleichtern. Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist Fig. 5 gezeigt. Dabei ist eine durchgehende Spiralnut 28 in der Innenwand des Hülsenteils vorgesehen. Stattdessen können aber auch eine oder mehrere senkrechte Nuten in der Innenwand des Hülsenteils vorhanden sein. Die Größe des Nutquerschnitts wird in Abhängigkeit von der Zähigkeit des vorhandenen Mediums gewählt.

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Mit Hilfe der Erfindung lassen sich die zum Zusammenstecken der Kupplungshälften aufzuwendenden äußeren Kräfte verhältnismäßig klein halten. Die Möglichkeiten zur Anwendung und Ausführung der Erfindung sind nicht auf die hier im einzelnen dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen, die lediglich Beispiele sind, beschränkt.

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Claims

Vorrichtung an einer Leitungskupplung mit einem Stöpsel- und einem Hülsenteil, die durch mindestens zwei in Ringnuten in der Innenfläche des Hülsenteils gelagerte hintereinander angeordnete Dichtungsringe gegenseitig abgedichtet sind, wobei ein erster Dichtungsring mit einer am vorderen Ende des Stöpselteils vorgesehenen, kleineren Durchmesser als die zylindrische Mantelfleiche des Stöpselteils aufweisenden, vorzugsweise schragen Dichtungsflache zusammenwirken kann, die über einen konkav gekrümmten Absatz in die zylindrische Mantelfläche des Stöpselteils übergeht, der zusammen mit einer TeilflHche der ersten Ringnut einen Sitz für den ersten Dichtungsring bildet, so daß der erste Dichtungsring in der Endphase des Zusammensteckens von Stöpselteil und Hülsenteil teilweise axial und teilweise radial zusammengedrückt und in der endgültigen Kupplungslage eine wirksame Abdichtung des oberen Endes des hohlzylindrischen Spaltes durch die Pressung des ersten Dichtungsrings gegen den erwähnten Sitz erreicht wird, und wobei die den zweiten Dichtungsring aufnehmende Ringnut in axialer Richtung langer bemessen ist als der zweite Dichtungsring, so daß dieser in seiner Ringnut zunächst beim Zusammensetzen von Stöpsel und Hülsenteil in der einen und danach unter Einwirkung des in dem hohlzylindrdsehen Spalt eingeschlossenen Leitungrsmediumkissens in der entgegen-

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gesetzten Richtung verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Breite des hohlzylindrischen Spalts (19) zwischen Stöpsel und Hülsenteil (1, 2) so groß bemessen ist, daß der Durchfluß des Leitungsmediums während des Zusammensteckens beider Teile nur geringem Widerstand begegnet, und daß die Ringnut (1*0 des zweiten Dichtungsrings (11) so groß bemessen ist, daß der von dem zweiten Dichtungsring begrenzte, dem hohlzylindrischen Spalt benachbarte Teil ihres Raumes in der endgültigen Kupplungslage von Stöpselteil und Hülsenteil das gesamte, nicht in dem hohlzylindrischen Spalt verbleibende eingeschlossene Leitungsmediumkissen aufzunehmen vermag.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Breite des Spaltes (19) zwischen Stöpsel und Hülsenteil zwischen 0,01 und 0,3 mm beträgt und die zweite Ringnut (1*4) eine solche radiale Tiefe (d) hat, daß der sich in der endgültigen Kupplungslage von Stöpsel und Hülsenteil ergebende Abstand (b) zwischen dem Boden (27) der zweiten Ringnut und der Mantelfläche des Stöpselteils um Ί - 25 %_t vorzugsweise 8 - 16 %_t kleiner ist als die Breite (c) des Querschnitts des zweiten Dichtungsrings bei dessen entspannten Zustand ist.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (19) einen oder mehrere Kanäle in Form einer oder mehrerer Nuten in der Innenwand (12) des Hülsenteils (1) aufweist.

k. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut bzw. Nuten als Spiralnuten (28) ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale LSnge der zweiten Ringnut (1*4) um soviel größer ist als die des
zweiten Dichtungsringes (11) in dessen radial zusammengepreßtem Zustand, daß das von dem Raum unter dem ersten Dichtungsring (10) her durch den Spalt (19)
hindurchgedrückte Leitungsmediumkissen den verbleibenden Raum der Ringnut (I¹O bis zu höchstens 90$, vorzugsweise bis zu 50 - 70$ ausfüllt.

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