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Verfahren und Vorrichtung zur inte-
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gralen Lecksuche Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur integralen
Vakuumlecksuche an Prüflingen, wie Behältern, Fässern oder dergleichen.
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Es ist immer häufiger erwünscht, Behälter dieser Art unmittelbar nach
ihrer Herstellung einer sorgfältigen Lecksuche zu unterziehen.Der technische und
zeitliche Aufwand für diese Lecksuche ist umso höher, je größer die Produktionskapazität
ist und je empfindlicher die Lecksuche sein soll.
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Es ist bekannt, Prüflinge der erwähnten Art integral auf Lecks zu
untersuchen. Bei der integralen Lecksuche wird der Prüfling in eine Testkammer eingebracht,
dann werden der Prüfling und die Testkammer mit Hilfe eines Evakuierungssystems
derart evakuiert, daß an den Wandungen des Prüflings ein Differenzdruck entsteht;
danach wird auf der Seite mit dem höheren Druck Testgas eingelassen, und die auf
der Seite mit dem niedrigeren Druck vorhandenen Gase werden dann mit Hilfe eines
testgasempfindlichen Detektors untersucht.
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Eine Vorrichtung zur integralen Lecksuche ist z.B. aus der DT-OS 2
403 360 vorbekannt. Bei dieser Vorrichtung werden mit einem Flanschanschluß versehene
Prüflinge zunächst mit ihrer Öffnung nach unten an eine der Evakuierung des Prüflings
dienende Leitung angeschlossen. Dann wird über den Prüfling eine Haube gestülpt,
so daß eine abgeschlossene Testkammer entsteht, die über eine weitere Anschlußleitung
evakuiert wird.
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Danach wird an dem Prüfling ein integraler Lecksuchvorgang
vorgenommen.
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Diese vorbekannte Vorrichtung ist für die Verwendung in Produktionsanlagen
mit hoher Produktionskapazität völlig ungeeignet. Unter hoher Produktionskapazität
soll hier die Herstellung von einigen Behältern pro Minute verstanden werden. Bereits
das Anflanschen des zu prüfenden Behälters an das Evakuierungssystem würde ein Mehrfaches
dieser Zeit benötigen. Da außerdem die Öffnung des Prüflings mit Anschlußelementen
versehen wird, die das Saugvermögen des Evakuierungssystems drosseln, ist die Zeit,
die notwendig ist, um sowohl den Prüfling als auch das Innere der Testkammer auf
einen vorgegebenen Druck zu evakuieren, relativ groß. Weiterhin besteht die Gefahr,
daß beim getrennten - wenn auch gleichzeitigen -Evakuieren des Prüflings und des
restlichen Inhalts der Testkammer ein maximaler Differenzdruck überschritten wird,
dem die häufig aus Kunststoff oder dünnen Stahlblechen bestehenden Wandungen des
Prüflings nicht standhalten. Ein derartiges Überschreiten.des zulässigen Diffenzdruckes
würde z.B. immer dann erfolgen,wenn die Testkammer nicht dicht verschlossen wird.
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Schließlich ist die vorbekannte Einrichtung nicht geeignet für Prüflinge,
die praktisch nur etwa zylinderförmig sind, also oben und unten eine relativ große
Öffnung aufweisen. Solche Prüflinge können z.B. Autofelgen oder dgl. sein. Diese
haben keine Flanschanschlüsse, die an irgendwelche Leitungen anschließbar sind.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur integralen Lecksuche anzugeben, das zum einen
schnelle Taktzeiten
zuläßt und bei dem zum anderen die Gefahr der Überschreitung eines zulässigen Differenzdruckes
nicht mehr besteht. Außerdem soll eine technisch einfache Vorrichtung zur Duchführung
des Verfahrens geschaffen werden. Schließlich soll die-Vorrichtung auf für etwa
zylinderförmige Prüflinge geeignet ausgebildet sein.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Prüfling
offen in die Testkammer eingebracht wird, daß Testkammer und Prüfling gemeinsam
bis zu einem vorgegebenen Druck evakuiert werden, daß dann mit Hilfe einer von außerhalb
der Testkammer betätigbaren, auf den Prüfling aufsetzbaren Verschlußeinrichtung
eine vakuumdichte Trennung des Innenraumes des Prüflings vom Innenraum der Testkammer
erfolgt und daß dann die für die Lecksuche notwendigen Drücke erzeugt und nachfolgend
der eigentliche Lecksuchvorgang durchgeführt wird.
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Bei diesem Verfahren ist es also nicht mehr erforderlich, den Prüfling
vor dem Einbringen in die Testkammer in aufwendiger Weise an eine Evakuierungseinrichtung
anzuflanschen. Nach dem Verschließen der Testkammer ist die Öffnung des Behälters
nicht von Anschlußeinrichtungen verengt, so daß ein optimal schnelles Evakuieren
des Prüflings möglich ist. Da Prüfling und Testkammer gleichzeitig evakuiert werden,
besteht keine Gefahr der Überschreitung des zulässigen Differenzdruckes. Das schnelle
Evakuieren von Prüfling und Testkammer auf relativ niedrige Drücke hat darüberhinaus
noch den Vorteil, daß hohe Anforderungen an die Empfindlichkeit der Lecksuche gestellt
werden können, da die integrale Lecksuche um so empfindlicher ist, je niedriger
das Druckniveau ist, bei der die Lecksuche durchgeführt wird.
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Ein Verfahren dieser Art ist insbesondere auch für eine Lecksuche
mit schnellen Taktzeiten an etwa zylinderförmige Prüflinge, z.B. Autofolgen, geeignet.
Bei derartigen Prüflinge muß lediglich sichergestellt sein, daß die der Verschlußeinrichtung
gegenüberliegende Seite des Prüflings, während der Lecksucheebenfalls verschlossen
wird.
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Zweckmäßig kann der Prüfling über die Verschlußeinrichtung auch an
eine Testgasquelle oder an einen Testgasdetektor angeschlossen werden.
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Weitere vorteilhafte VErfahrensmerkmale bestehen darin, daß zur Belüftung
der Testkammer und des Prüflings nach dem eigentlichen Lecksuchvorgang zunächst
der Differenzdruck ausgeglichen wird, dann die Verbindung zwischen dem Innenraum
des Prüflings und dem Innenraum der Testkammer hergestellt wird und danach beide
Räume gleichzeitig belüftet werden. Diese Maßnahmen haben wieder den Vorteil, daß
unzulässige Differenzdrucküberschreitungen nicht aufreten. Für den Fall, daß das
Testgas für den Lecks hvorgang in den Prüfling eingelassen wurde, besteht auch noch
der Vorteil, daß beim Belüften vermieden wird, daß größere Mengen Testgas aus demPrüflingsinnenraum
in die Testkammer gelangen können.
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Eine für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete
Vorrichtung umfaßt in an sich bekannter Weise eine Testkammer, ein Evakuierungssystem,
eine Testgasquelle und einen Testgasdetektor und ist darüberhinaus dadurch gekennzeichnet,
daß eine der Wandungen der Testkammer eine bei
geschlossener Testkammer
von außen betätigbare Verschlußeinrichtung aufweist, die der dichtenTrennung des
Innenraums des Prüflings von dem Innenraum der Testkammer dient. Die Verschlußeinrichtung
kann an beliebiger Stelle der Testkammerwandungen angeordnet sein. Sie wird zweckmäßig
dort angeordnet, wo sich nach dem Transport des Pruflings in die Testkammer die
Öffnung des Prüflings befindet. Weiterhin kann die Verschlußeinrichtung dem Anschluß
einer Leitung an den Innenraum des Prüflings dienen. Schließlich kann die Verschlußeinrichtung
in einfacher Weise beliebig große Öffnungen anPrüflingen angepaßt werden.
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Besteht die Testkammer aus einem Boden mit abnehmbarer Haube, dann
kann die Verschlußeinrichtung z.B. ohne weiteres an der Haube angeordnet sein. Die
Beweglichkeit der Haube ist dadurch nicht behindert. Dient die Verschlußeinrichtung
auch dem Anschluß einer Leitung an den Innenraum des Prüflings (Testgaseinlaß oder
Anschluß an den Testgasdetektor), dann hat diese einen relativ kleinen Querschnitt,
behindert also die Beweglichkeit der Haube nur wenig. Evakuierungsleitungen mit
großem Querschnitt, die die Flexibilität der Haube; stark beeinträchtigen würden,
sind zweckmäßig am festen Boden der Testkammer angeschlossen.
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Die Verschlußeinrichtung besteht zweckmäßig aus einem gasdicht duwslh
uie estkammerwandung hindurchgeführten Stempel mit einem flänschartigen Dichtelement
zum Aufsatz auf den Prüfling.
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Bei Prüflinge mit stabilen Wandungen kann die notwendige
Dichtheit
durch einen bestimmten Anpreßdruck erzeugt werden.
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Hat der Prüfling lediglich eine etwa zylindrische Wandung, dann kann
dieser Anpreßdruck auch dem Verschluß der zweiten Öffnung des Prüflings dienen,
welche dem Boden der Testkammer zugewandt ist und welcher dort entsprechende Dichtmittel
zugeordnet sind. Hat der PRüfling jedoch relativ instabile Wandungen, dann ist der
Stempel zweckmäßig hohl ausgebildet und fur die Aufnahme eines Gestänges bestimmt,
mit dem dem Dichtelement zugeordnete Verriegelungsmittel betätigt werden können.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von
in den Figuren 1 bis 3 schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert
werden. Es zeigen: Figur 1 einen Schnitt durch eine fur die Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens geeignete Vorrichtung; Figur 2 einen Schnitt durch die Verschlußeinrichtung
Figur 3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die fur Prüflinge mit etwa zylindrischen
Wandungen, also mit zwei einander gegenüberliegenden Öffnungen, geeignet ausgebildet
ist.
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Das Ausführungsbeispiel nach Figur 1 umfaßt eine Testkammer 1, die
von einem festen Boden 2 und einer darauf mit Hilfe der Dichtung 3 vakuumdicht aufsetzbaren
Haube 4-gebildet wird. An den Boden der Kammer ist über ein Ventil 5 die Vakuumpumpe
6 und über ein Ventil 7 der schematisch als Block dargestellte Testgasdetektor 8
engeschlossen. Außerdem ist durch den Boden 2-hindurch
eine drehbare
Welle 9 dicht hindurchgeführt, die auf der Innenseite der Testkammer 1 einen Teller
10 mit Rippen 11 zum Aufsetzen des Prüflings 12 trägt. Die Rippen ermöglichen es,
daß sich der integrale Lecksuchvorgang auch auf die Bodenfläche des Prüflings 12
erstreckt.
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In der oberen Wandung der Haube 4 ist die erfindungsgemäße allgemein
mit 13 bezeichnete Verschlußeinrichtung vorgesehen.
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Diese besteht aus einem, mit Hilfe der Dichtung 4-vakuumdicht durch
die Haubenwandung hindurchgeführten Stempel 15 und einer aus einem Kolben 16 und
einem Zylinder 17 bestehenden Betätigungseinrichtung. An den hohl ausgebildeten
Stempel 15 ist über ein Ventil 18 die schematisch als Block dargestellte Testgasquelle
19 angeschlossen. Darüberhinaus ist beim dann gestellten Ausführungsbeispiel noch
über das Ventil 20 eine Druckgasquelle 20a (für testgasfreies Gas) angeschlossen.
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An seinem unteren Ende trägt der Stempel 15 ein flanschartiges Dichtelement
21, mm es die Öffnung 22 des Prüflings 12 gegenüber dempbrigen Inhalt der Testkammer
1 verschlossen werden kann.
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Gleichzeitig wird dann eine Verbindung des Innenraums des Prüflings
12 mit den zur Testgasquelle 19 bzw. Druckgasquelle 20a führenden Leitungen hergestellt.
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Mit der dargestellten Vorrichtung kann die integrale Lecksuche folgendermaßen
durchgeführt werden: Der Prüfling 12 wird in nicht näher dargestellter Weise - zweckmäßig
mit Hilfe automatisch arbeitender Transporteinrichtungen -auf den Teller 10 aufgesetzt
und dann die Haube 4 zur Bildung der Testkammer über den Prüfling 12 gestülpt. Der
Stempel 15
befindet sich dabei in seiner oberen Stellung. Die Ventile
5, 7,18 und 20 sind dabei geschlossen. Unmittelbar nach dem Verschluß der Testkammer
wird das Ventil 5 geöffnet, so daß der Prüfling 12 und die Testkammer 1 gleichzeitig
evakuiert werden.
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Während dieser Zeit kann - falls notwendig - durch Drehen des Tellers
10 eine Zuordnung der Öffnung 22 des Prüflings 12 zur Verschlußeinrichtung 13 bzw.
zum Dichtelement 21 vorgenommen werden. Ist im Prüflingsinnenraum das Druckniveau
erreicht, bei dem Testgas eingelassen werdensoll, fährt der Stempel 15 nach unten
und trennt damit den Innenraum des Prüflings 12 von dem restlichen Innenraum der
Testkammer 1. Danach wird das Ventil 5 noch für die Zeit offen gelassen, die notwendig
ist, um das für die Lecksuche notwendige Vakuum in der Testkammer zu erzeugen. Danach
wird das Ventil 5 geschlossen und das Ventil 18 für den Einlaß von Testgas in denPrüfling
12 geöffnet.
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Gleichzeitig kann über das Ventil 20 Druckgas bis zum erforderlichen
Prüfdifferenzdruck eingelassen werden. Dieses Druckgas kann der weiteren Erhöhung
des Differenzdruckes und der Einsparung von Testgas dienen. Nach diesen Verfahrensschritten
wird das Ventil 7 geöffnet und dadurch der Testgasdetektor 8 zugeschaltet. Ist im
Behälter 12 ein Leck vorhanden, dann dringt Testgas in die Testkammer 1 ein und
wird vom Detektor 8 registriert.
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Beim beschriebenen .AusführungSbeispiel erfolgt die integrale Lecksuche
an den Wandungen des Prüflings 12 von innen nach außen. Das kann auch umgekehrt
durchgeführt werden, indem Detektor 8 und Test- bzw. Druckgasquelle 19 bzw. 20a
vertauscht werden. Die Lecksuche erfolgt dann in der Weise, daß Testkammer 1 und
Prüfling 12 in der beschriebenen Weise gemeinsam bis auf den erforderlichen Druck
evakuiert werden. Danach wird der
Prüfling 12 mit Hilfe des Stempels
15 verschlossen und in die Testkammer zur Erzeugung des notwendigen Differenzdruckes
Test- und Druckgas eingelassen. Mit Hilfe des in diesem Fall über den hohlenStempel
15 angeschlossenen Testgasdetektor 8 erfolgt dann die Leckprüfung.
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In der Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen terschlußeinrichtung
13 nochmals vergrößert dargestellt und zwar in der Stellung, in der das Dichtelement
21 auf den Prüfli T 12 mit der Öffnung 22 aufgesetzt ist. Daraus ist ersichtloch,
daß der Stempel 15 mit Hilfe der pneumatisch betätigbaren Zylinderkolbeneinrichtung
(16,17) auf und ab bewegbar ist.
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Der Stempel 15 ist hohl ausgebildet und mündet in das Innere des Behälters
12. Über den Anschlußstutzen 23 kann deshalb -je nach dem wie der Lecksuchvorgang
erfolgt - die Zufuhr von Testgas und gegebenenfalls Druckgas oder der Anschluß des
Testgasdetektors erfolgen. Im Stempel 15 ist die Stange 24 untergebracht, der an
ihrem oberenEnde die ebenfalls pneumatisch betätigbare Zylinderkolbeneinrichtung
25,26 zugeordnet ist, so daß die Stange 24 relativ zum Stempel 15 auf und ab bewegbar
ist.
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Mit ihrem unteren Ende steht die Stange 24 mit mehreren an ihrem oberen
Ende um die Achse 30 schwenkbar gelagerten, hakenförmigen Hebeln 27, die an ihrer
unteren Seite nach außen gerichtete Abschnitte 28 aufweisen. Durch Federdruck (die
Federn sind nicht dargestellt) werden diese Hebel in der dargestellten Stellung
gehalten, wenn die Stange 24 ihre obere Stellung einnimmt.
Bewegt
sich die Stange 24 nach unten, dann drückt das untere Ende der Stange 24 auf die
inneren Vorsprünge 29 an den Hebeln 27 und drückt die Hebel 27 derart nach außen,daß
sich die Abschnitte 28 von unten gegen die Wandung des Prüflings 12 legen und dadurch
den für die Abdichtung des Dichtelementes 21 notwendigen Anpreßdruck erzeugen. Die
Abdichtung ist als Doppeldichtung mit den beiden Dichtringen 31 und 32 ausgebildet,
die in Nuten am Dichtelement 21 angeordnet sind.
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Auch die Abdichtung des Stempel 15 gegenüber der Haube 4 ist als Doppeldichtung
ausgebildet. Die Dichtringe 14a und 14 b bilden eine Kammer 34, die über den Anschlußstutzen
35 evakuierbar ist. Eine derartige Doppeldichtung mit Zwischenabsaugung ist besonders
wirksam. Weiterhin weist der Stempel 15 selbst noch eine Doppelwandung auf, wodurch
die Kammer 36 gebildet wird. Diese steht über eine Öffnung 37 im Dichtelement 21
mit dem von den Dichtringen 31 und 32 gebildeten Raum 39 in Verbindung. Auch ist
in der im Bereich der Kammer 34 befindlichen äußeren Wandung des Stempels 15 die
Öffnung 38 vorgesehen.
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Diese Öffnungen 37 und 38 bewirken, daß auch die dem Verschluß der
öffnung 22 dienende Dichtung eine Zwischenabsaugung hat und damit besonders wirksam
ist.
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Das untere Ende des Stempels 15 weist noch einen Zentrierstutzen 40
auf, der bei auf den Prüfling 12 aufgesetzter Stellung in die Öffnung 22 hineinragt.
In diesem Stutzen sind die Schlitze 41 vorgesehen, durch die die Hebel 27 hindurchgreifen.
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Die in Figur 3 dargestellte Vorrichtung ist für die Lecksuche an Autofelgen
geeignet. Diese haben eine etwa zy ;ndrische Form
so daß nicht
nur die obere Öffnung 22 mit Hilfe des flanschartigen Dichtelementes 21 sondern
auch noch die untere Öffnung 42 vor der Lecksuche verschlossen werden muß. Dazu
ist im Boden 2 ein relativ breiter (zur Anpassung an mehrere Felgengrößen) Dichtring
43 vorgesehen, dem die Unterkante der Felge 12 adfimegt. Ein entsprechend breiter
Dichtungsring 44 ist ebenfalls im flanschartigen Dichtungselement 21 vorgesehen.
Mit Hilfe der im einzelnen nicht genauer dargestellten Zylinder-Kolben-Einrichtung
16,17 wird das Dichtelement 21 über den Stempel 15 auf die Felge 12 gedrückt, wodurch
eine Trennung des Innenraum der Felge vom Außenraum bewirkt wird. Die Vakuumpumpe
6 und das Testgasnachweisgerät 8 sind durch eine Öffnung 45 im Boden 2 an den Innenraum
der Felge angeschlossen. Die Zufuhr von Testgas erfolgt in den von der Haube und
der Felge begrenzten Außenraum über eine entsprechend angeordnete Öffnung 46 im
Boden 2. Schließlich weist der Boden 2 noch einen in den Innenraum der Felge 12
hineinragenden Formkörper 47 auf, der den vorhandenen Totraum erheblich verkleinert,
was eine schnellere Evakuierung und damit eine schnellere Lecksuche ermöglicht.
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Zylinder-Kolbeneinrichtung
über einen Anschlußstutzen 48 an die Haube 4 montiert. In diesem Anschlußstutzen
48 mündet eine Anschlußleitung 49, über die nach erfolgter Lecksuche Spülgas eingeblasen
wird, um die noch vorhandenen Testgasreste zu entfernen.
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Diese könnten die unmittelbar anschließende Lecksuche verfälschen.
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Die Lecksuche wird in der zur Figur 1 beschriebenen Weise durchgeführt.
Zunächst erfolgt nach dem Einbringen des Prüflings und dettl Aufsetzen der Haube
4 auf den Boden 2 bei angehobenem Dichtelement 21 eine Evakuierung des Innenraums
der Haube.
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Danach wird das Dichtelement 21 auf die obere Kante der Felge aufgesetzt,
so daß zwei getrennte Räume entstehen, die durch die zu untersuchende Wandung der
Felge getrennt sind. An diese Schritte schließt sich die eigentliche Lecksuche in
der bereits beschriebenen Weise an, Dadurch, daß relativ breite Dichtringe 43 und
44 vorhanden sind und daß der Weg des Dichtelementes 21 relativ groß ist, ist die
Vorrichtung für unterschiedlich hohe und unterschiedlich weite Felgen oder andere
Prüflinge mit etwa zylindrischen Wandungen geeignet.