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Die vorliegende Erfindung betrifft Gehäuseteile mit Dichtflächen, wie Deckel oder Hauben, die mit einer Dichtung und Befestigungselementen, die durch entsprechende Befestigungsöffnungen an den Gehäuseteilen angreifen oder an anderen Maschinenteilen befestigt werden, insbesondere für Brennkraftmaschinen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Gehäuseteile, bei denen in den Befestigungsöffnungen Hülsen vorgesehen sind, die in Richtung der Dichtfläche überstehen und die als Verpressungsbegrenzer für eine Dichtung dienen. Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls eine Dichtung für ein derartiges Gehäuseteil.
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Dichtungen mit Kunststoffträgerrahmen, die mit metallischen Inserts versehen sind, sind bereits bekannt. Diese Inlets sind üblicherweise Metallelemente, wie beispielsweise Metallscheiben, U-Laschen oder Umbördelungen, die im Bereich der Schraube integriert werden, und dort als Verpressungsbegrenzer dienen, da an den Verschraubungspunkten die größten Kräfte eingeleitet werden. Diese Verpressungsbegrenzer sollen verhindern, dass beispielsweise eine Elastomerdichtung im Bereich der Befestigungsschrauben nicht zu stark zusammengedrückt wird und damit ihre Dichtwirkung verliert. Es sind ebenfalls Dichtungen bekannt, bei denen Metallelemente an anderen Stellen als den Befestigungsdurchführungen als Wegbegrenzer bzw. Verpressungsbegrenzer eingesetzt werden. Die Kräfte der Befestigungsschrauben werden hierbei nur zum Teil über die Dichtung übertragen.
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Derartige Dichtungen sind beispielsweise aus den Druckschriften
DE 26 38 982 A1 und
JP 63 088 375 A bekannt. Das Patentdokument
DE 26 38 982 A1 betrifft dabei eine Abdeckung für Vibrationen unterworfene Maschinen oder Aggregate, insbesondere eine Ölwanne oder ein Abdeckhaube für eine Brennkraftmaschine. In der
JP 63 088 375 A wird eine Dichtungsvorrichtung für eine Kunststoffabdeckung offenbart, wobei die Kunststoffabdeckung einerseits eine angeformte Dichtung und andererseits einen integrierten Verpressungsbegrenzer umfasst, der als eine eingegossene Hülse ausgeführt ist.
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Alle bekannten Lösungen streben eine gewisse Funktionstrennung an, bei der andere Elemente einen Teil der Verschraubungskräfte abstützen bzw. aufnehmen können, da der Kunststoffträger der Dichtung hierzu nicht über längere Zeit in der Lage ist, da dessen Kunststoff durch Wegkriechen einer Belastung ausweichen kann. Der bekannte Kunststoffträger hat also im wesentlichen die Funkton, die Dichtung zu tragen, während in dem Kunststoffträger integrierte Metallelemente die Verschraubungskräfte aufnehmen. Es ist ebenfalls möglich, dass ein metallischer Trägerrahmen beide Funktionen übernimmt.
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Dichtungen mit metallischen Trägerrahmen aus z. B. Stahl oder Aluminium sind u. a. aufgrund steigender Metallpreise zunehmend teurer. Deren Ersetzung durch Kunststoffträgerrahmen kann besonders bei hohen Produktionsstückzahlen Kostenvorteile bieten. Die vorliegende Erfindung betrifft im Wesentlichen Dichtungen, die aus einem ausgestanzten Trägerrahmen bestehen, an dem ein Dichtungskörper aus Elastomermaterial anvulkanisiert ist, und Gehäuseteile, die mit derartigen Dichtungen verbunden werden können.
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Grundlegendes Ziel ist es also, den Trägerrahmen aus Aluminium oder Stahl durch Kunststoff zu substituieren. Hierbei gibt es das Problem, dass Kunststoffträgerrahmen im Vergleich zu den Metallträgerrahmen unter Betriebsbedingungen (Verschraubungskräfte, Temperatur, Zeit) keine ausreichende Festigkeit besitzen und somit die Verschraubungssicherheit nicht mehr gewährleistet ist. Ein Weg, der bei Dichtungen mit Kunststoffträgerrahmen schon angewendet wird, besteht darin, in den Trägerrahmen metallische Elemente zu integrieren. Diese nehmen zum großen Teil die Verschraubungskräfte auf und verhindern ein „Wegkriechen” des Kunststoffes unter Beanspruchung (Druck, Temperatur, ...). Da diese zusätzlichen Elemente auch wiederum Kosten verursachen, soll eine Lösung gefunden werden, bei der auf die Integration von Inserts verzichtet werden kann.
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Die Vorliegende Erfindung stellt ein Gehäuseteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Dichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 bereit. Bevorzugte Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen berschrieben.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Gehäuseteil mit mindestens einer Dichtfläche, und mindestens einer Befestigungsöffnung bereitgestellt. Die mindestens eine Dichtfläche dient dazu, das Gehäuseteil mittels einer Dichtung an einem anderen Gehäuseteil dichtend befestigen zu können, wobei zwischen den jeweiligen Dichtflächen des Gehäuseteils und denen eines entsprechendem komplementären anderen Maschinen- oder Gehäuseteils beispielsweise eine Elastomerdichtung angeordnet werden soll. Die mindestens eine Befestigungsöffnung zum Durchführen mindestens eines Befestigungselements (wie beispielsweise einer Schraube, eines Niets, eines Spreizniet, oder eines (Klebe-)Nagels), dient dabei als Widerlage und Führung für die Befestigungselemente, um das Gehäuseteil (und die Dichtung) an einem anderen Gehäuse- oder Maschinenteil dichtend zu befestigen.
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In dem erfindungsgemäßen Gehäuseteil ist an (mindestens) einer Befestigungsöffnung ein ringförmiger Überstand angeordnet, der über die Dichtfläche übersteht. Durch diesen Überstand wird ein Mindestabstand zwischen der Dichtfläche des Gehäuseteils und einer Dichtfläche an dem anderen Gehäuseteil definiert. Dieser Überstand dient damit für eine montierte Dichtung als Verpressungsbegrenzer.
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Der ringförmige Überstand kann auch dazu dienen, eine entsprechend geformte Dichtung an den Überständen durch Form oder Reibschluss zu befestigen.
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Das Gehäuseteil kann beispielsweise ein Maschinendeckel wie ein Zylinderkopfdeckel oder eine Ölwanne sein.
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Vorzugsweise ist der ringförmige Überstand direkt um die Befestigungsöffnung an dem Gehäuseteil angegossen. Bei metallischen Deckeln kann man mit dieser Lösung eine weitere Kostenreduzierung erzielen, wenn die ringförmigen Überstände beispielsweise um die Anschrauböffnungen (d. h. Befestigungsöffnungen) direkt mit angegossen werden.
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Vorteilhaft wird der ringförmige Überständ durch eine in der Befestigungsöffnung angeordnete Hülse gebildet, die über die Dichtfläche übersteht.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt dadurch, dass auch bei der Erfindung mit einer Trennung der Funktionen erreicht wird. Die Aufnahme der Kräfte wird nicht über in den Kunststoffträgerrahmen integrierte metallische Elemente oder über Flanschabstützung realisiert. Die Verschraubungskräfte werden über in den Kunststoffhauben übliche Metallhülsen übertragen, die erfindungsgemäß (an entsprechenden Ausnehmungen) durch die Kunststoffdichtung durchtauchen und so einen metallischen Kontakt von Schraube, Hülse und Flansch sicherstellen, Hierbei dient die Hülse für eine montierte Dichtung als Verpressungsbegrenzer.
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Bevorzugt ist die Hülse im wesentlichen zylindrisch d. h. rohrförmig. Vorzugsweise ist die Hülse an der äußeren Mantelfläche mit einer Rändelung versehen. Durch die Rändelung kann die Hülse nachträglich in das Gehäuseteil eingepresst werden. Durch die Rändelung kann ein besonders guter Formschluss zwischen Hülse und dem Gehäuseteil erreicht werden, wenn die Hülse direkt in das Gehäuseteil eingeformt (z. B. eingespritzt) wird.
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Durch die Rändelung kann eine Dichtung mit entsprechend geformten Befestigungsdurchführungen (z. b. Schraubenlöchern) die Dichtung über Durchführungen an die gerändelte Hülse oder die Rändelung an der Hülse pressen, und so die Dichtung durch Reib/Formschluss an dem Gehäuseteil befestigen.
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Bevorzugt ist die Hülse mit einer Verliersicherung versehen, um ein Befestigungselement in der Hülse verliersicher zu halten. Die Metallhülsen können mit verliersicheren Schrauben kombiniert werden, sodass sich ein verbaufertiger Verbund ergibt. Die Verliersicherung kann beispielsweise auch durch einen eingelegten Kunststoffring oder durch eine Einstanzung (die kostengünstiger ist) ausgeführt werden.
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Vorzugsweise weist der Überstand oder die Hülse an der Seite der Dichtfläche des Gehäuseteils einen (Außen- oder Innen-)Flansch auf. Dieser Flansch oder Bund vergrößert die Auflagefläche der Hülse auf dem anderen, gegenüberliegenden Gehäuseteil.
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Vorteilhaft weist das Gehäuseteil im Bereich des (Außen-)Flanschs mindestens eine Ausnehmung auf, die sich neben und hinter dem Flansch erstreckt. Durch diese Ausnehmung kann sichergestellt werden, dass genügend Platz vorhanden ist, damit entsprechende Haken, Klinken oder Schnapplaschen einer entsprechend ausgestatteten Dichtung hinter den Flansch greifen können, um die Dichtung an dem Gehäuseteil zu befestigen.
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Die Dichtung mit Kunststoffträger kann somit in einer bevorzugten Lösung mit dem Flansch verliersicher verbunden werden. Dies kann über unterschiedliche Lösungen realisiert werden, für die die überstehenden Metallhülsen mitverwendet werden. Die Metallhülsen können einen Bund aufweisen und der Kunststoffträger einer Dichtung kann mit entsprechenden Elementen versehen sein, mit denen die Dichtung am Bund bzw. dem Flansch fixiert werden kann. Diese Elemente ermöglichen ein einfaches Einrasten und eine sehr gute Verliersicherheit der Dichtung gegenüber dem Gehäuseteil.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Flansch oder der Bund mit einer Fase versehen, um das Eingreifen bzw. das Befestigen einer Dichtung zu vereinfachen. Die Fase verringert zwar die Auflagefläche, kann jedoch die Befestigung einer Dichtung wesentlich vereinfachen.
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Bevorzugt ist die Hülse an der, der Dichtfläche des Gehäuseteils abgewandten Seite mit einem Flansch versehen. Dieser Flansch kann beispielsweise durch Umbördeln hergestellt werden. Der Flansch kann die Hülse wie beispielsweise wie ein Hohlniet an dem Gehäuseteil befestigen.
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Vorzugsweise ist die Hülse mit einer Stufe versehen ist, auf der sich das Gehäuseteil auf der Hülse abstützen kann. Durch die Stufe kann sichergestellt werden, dass ein Druck, der von einem Verbindungselement wie einer Schraube, auf das Gehäuseteil drückt, nicht das Gehäuseteil über die Hülse nach unten drücken kann (falls z. B. eine Unterlegscheibe die Kraft einer Schraube nur in das Gehäuseteil einleitet). Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass eine kürzere Hülse verwendet werden kann.
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Vorteilhaft ist die Hülse an der der Dichtfläche zugewandten Seite kegelig aufgeweitet. Dadurch kann sich die Hülse beispielsweise im unteren aufgeweiteten Bereich in der Befestigungsöffnung des Gehäuseteils verklemmen und somit nicht mehr aus der Befestigungsöffnung fallen. Die Hülse kann beispielsweise durch einen Kegeldorn aufgeweitet werden. Durch das Aufweiten kann eine Dichtung mit entsprechend geformten Öffnungen an den als Hohlniet wirkenden Hülsen festgenietet werden. Dabei wirkt die Vergrößerung des Durchmessers der Hülse auf den Rahmen der Dichtung wie eine Blindvernietung.
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Vorzugsweise ist das Gehäuseteil aus Kunststoff gefertigt ist, und die Hülse besteht zumindest teilweise aus Metall.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Dichtung mit einem Dichtbereich, und Durchführungen für Befestigungselemente bereitgestellt. Der Dichtbereich kann beispielsweise aus Elastomer gefertigt sein und Dichtlippen aufweisen. Erfindungsgemäß ist die Dichtung and die Durchführungen für Befestigungselemente mit Halteelementen versehen, die hinter entsprechende Flansche eines Gehäuseteils greifen können, die an Überständen oder an Hülsen angeordnet sind, die wiederum in Befestigungslöchern angeordnet sind. Durch die Halteelemente kann die Dichtung an dem Gehäuseteil befestigt werden.
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Vorzugsweise ist die Dichtung eine Elastomerdichtung, wobei die Halteelemente als um die Durchführungen umlaufende Haltelippen ausgeführt sind, die sich jeweils hinter einen Flansch einer Verpressungsbegrenzerhülse oder eines entsprechenden Überstandes legen können. Die Ausführung ist besonders für Vollelastomerdichtungen geeignet. Ein anderer Vorteil besteht darin, dass die Dichtung einen starren Rahmen verwenden kann, wobei die biegsamen Halteelemente einfach aus dem Dichtungsmaterial mit angespritzt werden können, was die Fertigungskosten senkt.
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Bevorzugt weist die Dichtung einen Dichtbereich aus Elastomer beispielsweise mit Dichtlippen aus Elastomer auf.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Dichtung einen Rahmen aus Kunstsoff oder Metall auf.
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Bevorzugt sind die die Halteelemente der Dichtung aus Kunststoff oder Metall gefertigt. Die Halteelemente können als Schnapplaschen, Klinken oder Haken ausgeführt sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Dichtung mit einem Dichtbereich und Durchführungen für Befestigungselemente bereitgestellt, wobei die Durchführungen an ringförmige Überstände eines abzudichtenden Gehäuseteils angepasst sind, um sich an dem Gehäuseteil festklemmen zu können.
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Es ist möglich, dass Durchmesser der Durchführungen an entsprechende Außendurchmesser entsprechender ringförmiger Überstände an dem Gehäuseteil angepasst sind, um durch die Dichtung an den Überständen durch Reibschluss festklemmen zu können. Es ist ebenfalls vorgesehen, die Durchführungen konisch auszuführen, falls die Überstände in Art eines Hohlniets nach außen gebogen werden können, um die Dichtung an einem Gehäuseteil befestigen zu können.
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Vorzugsweise weist die Dichtung an den Durchführungen Klemmsegmente auf, mit denen sich die Dichtung an Überständen eines entsprechend ausgestalteten Gehäuseteils festklemmen kann.
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In den Figuren sind bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt.
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1 zeigt eine Schrägansicht eines als Zylinderkopfdeckel ausgeführtes Gehäuseteil.
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2 stellt eine Detailansicht des Zylinderkopfdeckels von 2 mit einer Elastomerdichtung dar.
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3A bis 3C stellen jeweils Detail-Schnittansichten eines Zylinderkopfdeckels mit einer Metallhülse mit einem Flansch dar.
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Sowohl in den Figuren als auch in den Zeichnungen werden gleiche Bezugszeichen verwendet, um gleiche oder ähnliche Elemente und Baugruppen darzustellen. Die Darstellungen können teilweise schematisch oder nicht maßstabsgerecht ausgeführt sein.
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1 zeigt eine Schrägansicht eines als Zylinderkopfdeckel (Ventildeckel) ausgeführtes Gehäuseteil 2 mit in den Befestigungslöchern eingesetzten (Metall-)Hülsen 20.
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2 stellt eine Detailansicht des Zylinderkopfdeckels 2 von 2 mit einer Elastomerdichtung 80 dar. An der Ecke ist erkennbar, wie eine Metallhülse 20 einen Überstand 22 bildet, der als Verpressungsbegrenzer für die Elastomerdichtung 80 dient. Die Elastomerdichtung 80 ist an der Stelle der Metallhülse 20 mit einer Haltelippe 82 versehen, die sich um die Hülse 20 legen kann, um die Elastomerdichtung 80 an dem Zylinderkopfdeckel 2 zu befestigen. 2 stellt eine Elastomerdichtung 80 ohne Trägerrahmen dar (wobei auch der Zylinderkopfdeckels zur Aufnahme dieser Dichtung 80 ausgelegt ist).
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3A bis 3C stellen jeweils Detail-Schnittansichten eines Zylinderkopfdeckels 2 mit einer Metallhülse 20 dar, die mit einem Flansch oder Bund 24 versehen ist. Ausnehmungen 26, die sich neben und hinter bzw. über dem Flansch 24 erstrecken, gestatten es Halteelementen 84 (wie Haken, Klauen, Klinken oder Schnapplaschen) der Kunststoffträgerrahmendichtung 40, hinter den Flansch zu greifen und die Kunststoffträgerrahmendichtung 40 über die Metallhülsen) 20 an dem Zylinderkopfdeckel 2 zu befestigen.
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Die Dichtung 40 weist einen Kunststoffträgerrahmen 42, einen Dichtbereich 44 mit Dichtlippen 46 und ein Befestigungsloch 48 auf. Die Halteelemente oder Rastsegmente 84 sind dabei um das Befestigungsloch 48 der Kunststoffträgerrahmendichtung 40 angeordnet. In 4C ist die Metallhülse 20 mit Flansch 24 einer Schraube 10 dargestellt. Die Schraube 10 wird durch die als Einprägungen ausgeführte Verliersicherung 12 in der Metallhülse 20 gesichert, sodass die Schraube 10 nicht aus der Metallhülse 20 bzw. dem Zylinderkopfdeckel 2 herausfallen kann.
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Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Metallhülsen 20 mit einem Flansch oder Bund 24 versehen und die Kunststoffträger weisen entsprechende Elemente auf, mit denen die Dichtung am Bund fixiert werden kann. Diese Kombination ermöglicht ein einfaches Einrasten und eine sehr gute Sicherung gegen ein unbeabsichtigtes Verlieren der Dichtung. Eine solche Verbindung kann je nach Größe der Dichtung an einer oder mehreren Verschraubungspunkten erfolgen.
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Eine entsprechende Variante entsteht, wenn die Metallhülse eine Nut hat, in die Kunststoffnasen einrasten. Eine derartige Ausführungsform kann jedoch auch als Kombination eines Flansches mit einer gestuften Metallhülse betrachtet werden.
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Die Bohrungen bzw. Befestigungslöcher bzw. Befestigungsöffnung 48 in dem Kunststoffträgerrahmen können beispielsweise 0,1 mm kleiner ausgeführt sein, als der Außendurchmesser der gerändelten Metallhülsen 20.
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Die Metallhülsen 20 der Kunststoffhaube 2 besitzen in Richtung Flanschfläche einen Überstand 22, der so groß bemessen ist wie der benötigte Dichtspalt. Die Bohrungsdurchmesser im Trägerrahmen der Dichtung sind so bemessen, dass die Metallhülse 20 hindurch passt. Die Dichtung kann auch über diese Hülsen 20 mit der Haube 2 gekoppelt werden, damit das System zusammen geliefert werden kann. Auch andere Befestigungen von Dichtung an Deckel sind denkbar.
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Die Metallhülsen können mit verliersicheren Schrauben kombiniert werden, sodass sich ein verbaufertiger Verbund ergibt. Die Dichtung mit Kunststoffträger kann bei einer bevorzugten Lösung mit dem Flansch verliersicher verbunden werden. Dies kann über unterschiedliche Lösungen realisiert werden für die die überstehenden Metallhülsen mitverwendet werden.
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Bei metallischen Deckeln kann die identische Lösung angewendet werden. Allerdings lässt sich hier eine weitere Kostenreduzierung erzielen wenn die Ringförmigen Überstände um die Anschrauböffnungen direkt mit angegossen werden.
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Mit dem erfindungsgemäßen Dichtungssystem können die folgenden Vorteile erzielt werden:
- – Der (Kunststoff-)Trägerrahmen einer (Kunststoff-)Trägerrahmendichtung kann ohne zusätzliche metallische Stützelemente ausgeführt werden,
- – Es ist möglich, das System oder Modul vorzumontieren,
- – Verliersichere Verbindungen von Deckel und Dichtung möglich, vorzugsweise in Kombination Dichtung mit Kunststoffträgerrahmen,
- – Kunststoffe wie vorzugsweise Polyamid Typen wie z. B.: Polyamid 6.6 können verwendet werden,
- – es können auch Duroplastische Kunststoffe verwendet werden, und
- – die Erfindung kann auch in Kombination mit metallischen Gehäuseteilen wie Hauben wie z. B. Aluminiumhauben verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Gehäuseteil
- 10
- Schraube
- 20
- Hülse
- 22
- Überstand
- 24
- Flansch/Bund
- 26
- Ausnehmungen neben und hinter dem Flansch
- 28
- Rändelung
- 40
- Kunststoffträgerrahmendichtung
- 42
- Kunststoffträgenahmen
- 44
- Dichtbereich
- 46
- Dichtlippe
- 48
- Befestigungsloch/Befestigungsöffnung
- 50
- Klemmsegment
- 60
- mit verliersicherer Schraube
- 80
- Elastomerdichtung
- 82
- Haltelippe
- 84
- Halteelemente
- 90
- Kegeldorn
