DE102008027890A1 - sealing system - Google Patents

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Abstract

Dichtungssystem, beinhaltend mehrere relativ zueinander verdrehbare, mindestens einen Dichtraum (25) bildende Bauteile (2, 3), insbesondere Lagerringe eines Großwälzlagers für Windenergieanlagen sowie mindestens ein mehrlippiges Dichtungselement (9'), das mindestens einen statischen (10) und mindestens einen dynamischen Dichtbereich (11) aufweist, wobei ein Schenkel (21) des statischen Dichtbereichs (10) fest mit einem der Bauteile (2, 3) verbunden ist und der aus mehreren Dichtlippen (13, 15) bestehende dynamische Dichtbereich (11) an korrespondierenden radialen (12) und axialen Dichtflächen (14) des anderen Bauteils (2, 3) anliegt und wobei das Dichtungselement (9') zusätzlich einen lippenförmig ausgebildeten Stützbereich (18) aufweist, der sich an einer im Dichtraum (25) liegenden Dichtfläche (19) abstützt.Sealing system comprising a plurality of relatively rotatable, at least one sealing space (25) forming components (2, 3), in particular bearing rings of a slewing bearing for wind turbines and at least one mehrlippiges sealing element (9 '), the at least one static (10) and at least one dynamic sealing area (11), wherein a leg (21) of the static sealing region (10) is fixedly connected to one of the components (2, 3) and the plurality of sealing lips (13, 15) existing dynamic sealing region (11) at corresponding radial (12 ) and axial sealing surfaces (14) of the other component (2, 3) and wherein the sealing element (9 ') additionally has a lip-shaped support region (18) which bears against a sealing surface (25) in the sealing surface (19).

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Dichtungssystem, beinhaltend mehrere relativ zueinander verdrehbare Bauteile, insbesondere Lagerringe eines Großwälzlagers für Windenergieanlagen.The The invention relates to a sealing system including several relatively mutually rotatable components, in particular bearing rings of a slewing bearing for wind turbines.

Die DE 202 03 372 U1 betrifft eine Drehlagerung für der Feuchtigkeit ausgesetzte Anlagen, beispielsweise für die Blattlagerung einer Windenergieanlage, für Schiffswinden oder dergleichen, mit zwei gegeneinander verdrehbaren Anschlusselementen, mit wenigstens einem zwischen denselben angeordneten ein- oder mehrreihigen Wälzlager, insbesondere zur Aufnahme von Axial- und/oder Radiallasten und/oder Kippmomenten sowie mit wenigstens einer Dichtung zum Schutz des/der Wälzlager vor Feuchtigkeit und Korrosion. Im Rahmen einer Dichtung ist an einem Anschlusselement ein dessen Symmetrieachse konzentrisch umgebendes ringförmiges Element aus einem nicht korrodierenden metallischen Werkstoff festgelegt, an dem ein an dem anderen Anschlusselement befestigtes, ebenfalls ringförmiges, elastisches Dichtelement anliegt.The DE 202 03 372 U1 relates to a pivot bearing for moisture-exposed equipment, for example, for the sheet storage of a wind turbine, for ship winds or the like, with two mutually rotatable connection elements, with at least one arranged between the same or multi-row bearings, in particular for receiving axial and / or radial loads and / or tilting moments and with at least one seal to protect the rolling bearing (s) from moisture and corrosion. In the context of a seal, an annular element of a non-corroding metallic material concentrically surrounding its symmetry axis is fixed to a connection element, against which a, likewise annular, elastic sealing element fastened to the other connection element rests.

Die DE 34 35 437 A1 offenbart eine elastische Dichtung für eine Wälzlager-Drehverbindung, die aus zwei Laufringen und zwischen diesen abrollenden Wälzkörpern besteht, wobei der eine Laufring den anderen Laufring in axialer Richtung überragt, zwischen beiden Laufringen ein ringförmiger Spalt besteht, der eine den Laufring in seiner den anderen Laufring überragenden und ihm zugewandten Mantelfläche eine umlaufende Nut aufweist, in die eine Dichtung eingesetzt wird, die eine Dichtlippe umfasst, die gleitend auf einer äußeren Stirnfläche des anderen Laufringes anliegt. Die Dichtung weist einen in den ringförmigen Spalt eingreifenden axial gerichteten Kragen auf, der sich an einem Laufring abstützt und mit wenigstens einer Dichtlippe innerhalb des Spaltraumes gleitend an dem anderen Laufring anliegt.The DE 34 35 437 A1 discloses an elastic seal for a rolling bearing rotary joint, which consists of two races and between them rolling rolling elements, wherein the one race over the other race in the axial direction, between the two races an annular gap, which is a race in its other race projecting and facing jacket surface has a circumferential groove into which a seal is inserted, which comprises a sealing lip which slidably rests on an outer end face of the other race. The seal has an axially directed collar engaging in the annular gap, which collar is supported on a race and slidably bears on the other race with at least one sealing lip within the gap space.

In der DE 10 2005 041 720 A1 wird ein Element zum Abdichten zweier gegeneinander verdrehbarer Teile beschrieben, mit wenigstens einem ersten Dichtungsring aus einem elastischen, vorzugsweise kautschukartigen Werkstoff, der an einem der beiden gegeneinander verdrehbaren Teile fixiert ist und wenigstens eine Dichtlippe aufweist und mit wenigsten einem zweiten Dichtungsring, der an dem anderen der gegeneinander verdrehbaren Teile fixiert ist und ein an seinem Umfang entlang laufendes Band aus einem anderen Werkstoff trägt, an dem wenigsten eine Dichtlippe des ersten Dichtungsringes anliegt.In the DE 10 2005 041 720 A1 an element for sealing two mutually rotatable parts is described, with at least one first sealing ring made of a resilient, preferably rubber-like material which is fixed to one of the two mutually rotatable parts and at least one sealing lip and at least a second sealing ring which at the other the mutually rotatable parts is fixed and carries a running along its circumference band of another material to which at least one sealing lip of the first sealing ring rests.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dichtungselement bereit zu stellen, das zur Bildung eines Dichtungssystems mit zwei relativ zueinander verdrehbaren Bauteilen dergestalt in Wirkverbindung bringbar ist, dass keine äußeren Umwelteinflüsse in den inneren Bereich des Dichtraumes der Bauteile gelangen können, gleichzeitig aber auch kein Schmiermittel aus dem Dichtraum in die äußere Umgebung abgegeben wird. Darüber hinaus soll das erfindungsgemäße Dichtungssystem eine hohe Standzeit haben.Of the Invention is based on the object, a sealing element ready to put that to forming a sealing system with two relative such rotatable components such in operative connection can be brought is that no external environmental influences can get into the inner area of the sealing space of the components, but at the same time no lubricant from the sealing chamber into the external environment is delivered. In addition, the inventive Sealing system have a long service life.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Dichtungssystem, beinhaltend mehrere relativ zueinander verdrehbare, mindestens einen Dichtraum bildende Bauteile, insbesondere Lagerringe eines Großwälzlagers für Windenergieanlagen sowie mindestens ein mehrlippiges Dichtungselement, das mindestens einen statischen und mindestens einen dynamischen Dichtbereich aufweist, wobei ein Schenkel des statischen Dichtbereichs fest mit einem der Bauteile verbunden ist und der aus mehreren Dichtlippen bestehende dynamische Dichtbereich an korrespondierenden radialen und axialen Dichtflächen des anderen Bauteils anliegt und wobei das Dichtungselement zusätzlich einen lippenförmig ausgebildeten Stützbereich aufweist, der sich an einer im Dichtraum liegenden Dichtfläche abstützt.The Task is solved by a sealing system, including a plurality of rotatable relative to each other, at least one sealing space forming components, in particular bearing rings of a slewing bearing for wind turbines and at least one mehrlippiges Sealing element, the at least one static and at least has a dynamic sealing area, wherein a leg of the static sealing area is firmly connected to one of the components and the dynamic sealing area consisting of several sealing lips at corresponding radial and axial sealing surfaces the other component is applied and wherein the sealing element in addition a lip-shaped support area has, which is located on a lying in the sealing space sealing surface supported.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.advantageous Further developments of the subject invention are the dependent claims refer to.

Unter dem Begriff „statischer Dichtbereich” versteht der Fachmann, dass hier keine Relativbewegung zwischen dem Dichtungselement und dem aufnehmenden Bauteil stattfindet. Bei dem „dynamischen Dichtbereich” findet eine Relativbewegung zwischen dem Elastomermaterial (Dichtlippe) des Dichtungselementes und einem rotierenden Bauteil statt.Under understands the term "static sealing area" the expert that here no relative movement between the sealing element and the receiving component takes place. In the "dynamic Dichtbereich "finds a relative movement between the Elastomer material (sealing lip) of the sealing element and a rotating component instead.

Die erfindungsgemäße Mehrlippendichtung kann bei einreihigen und mehrreihigen Kugellagern sowie bei Rollenlagern eingesetzt werden. Das erfindungsgemäße Dichtsystem erfüllt insbesondere folgende Funktionen:

  • – die erste an einer radialen Dichtfläche anliegende dynamische Dichtlippe verhindert, dass keine äußeren Umwelteinflüsse in den Dichtraum der Bauteile, insbesondere des Lagers, gelangen können
  • – die zweite an einer inneren axialen Dichtfläche anliegende dynamische Dichtlippe verhindert, dass kein Fett an die Umgebung abgegeben wird
  • – die zusätzliche innere, an einer radialen Dichtfläche anliegende statische Stützlippe dient den dynamischen Dichtlippen als Abstützung und minimiert das Nachlassen der Dichtlippenvorspannung durch Materialermüdung. Mit dieser Abstützung wird eine Verbesserung der Dichtigkeit der beiden dynamisch wirkenden Dichtlippen herbeigeführt.
  • – durch die Stützlippe wird zusätzlich verhindert, dass auch bei einem Schmiermittelüberdruck im Dichtraum der relativ zueinander drehbaren Bauteile, beispielsweise eines Wälzlagers, der dynamisch wirkende Dichtbereich um den statisch wirkenden Dichtbereich herumgeklappt werden kann.
The multi-lip seal according to the invention can be used in single-row and multi-row ball bearings and roller bearings. The sealing system according to the invention fulfills in particular the following functions:
  • - The first applied to a radial sealing surface dynamic sealing lip prevents that no external environmental influences in the sealing space of the components, in particular of the bearing, can pass
  • - The second applied to an inner axial sealing surface dynamic sealing lip prevents that no grease is discharged to the environment
  • - The additional inner, applied to a radial sealing surface static support lip serves the dynamic sealing lips as a support and minimizes the release of the sealing lip bias by material fatigue. With this support, an improvement in the tightness of the two dynamically acting sealing lips is brought about.
  • - By the support lip is additionally prevented that even with a lubricant overpressure in the sealing space of the relatively rotatable components, for example a rolling bearing, the dynamically acting sealing area can be folded around the statically acting sealing area.

Von besonderem Vorteil ist, dass die Stützlippe vom Angriffspunkt her tiefer im Dichtraum liegt als die an einem Axialschenkel anliegende dynamisch wirkende Dichtlippe. Infolge der konstruktiven Ausgestaltung wird die Bewegung der dynamisch wirkenden Dichtlippen unter Belastung reduziert.From It is particularly advantageous that the support lip from the point of application her deeper in the sealing chamber than the fitting to an axial leg dynamically acting sealing lip. Due to the structural design becomes the movement of the dynamically acting sealing lips under load reduced.

Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:Of the Subject of the invention is based on an embodiment shown in the drawing and is described as follows. It demonstrate:

1 einen Querschnitt durch ein mehrreihiges Großwälzlager, 1 a cross section through a multi-row slewing bearing,

2 eine Teildarstellung eines Dichtbereichs gemäß 1. 2 a partial view of a sealing area according to 1 ,

1 zeigt einen Querschnitt durch ein mehrreihiges Großwälzlager 1. Das Großwälzlager 1 weist zwei relativ zueinander verdrehbare Bauteile 2, 3 auf, die durch Lagerringe gebildet sind und einen inneren Dichtraum 25 aufweisen. Derartige Großwälzlager 1 können beispielsweise bei Windenergieanlagen eingesetzt werden. Im Bereich von Ausnehmungen 4, 5 sind in Käfigen 24 Kugeln 6 positioniert. Die Bauteile 2, 3 sind im Bereich ihrer Stirnflächen 7, 8 abgedichtet, wobei in diesem Beispiel baugleiche Dichtungselemente 9, 9' zum Einsatz gelangen, die lediglich in umgekehrter Anordnung im Bereich der jeweiligen Stirnfläche 7, 8 positioniert sind. Der besseren Übersicht halber wird lediglich der Dichtbereich des Dichtungselementes 9 beschrieben. Das Dichtungselement 9 weist einen statischen Dichtbereich 10 und einen mehrlippigen dynamischen Dichtbereich 11 auf. Der Dichtbereich 11 beinhaltet eine an einem Radialschenkel 12 des Bauteils 2 anliegende Dichtlippe 13 und eine an einem Axialschenkel 14 des Bauteils 2 anliegende Dichtlippe 15. Der statische Dichtbereich 10 weist einen Dichtfuß mit einem umlaufenden Ansatz 16 auf, der in einer korrespondierenden Nut 17 des anderen Bauteils 3 eingeknüpft ist. Durch diese Maßnahme wird nach der Montage des Dichtungselementes 9 ein axiales Herausdrücken aus der aufnehmenden Nut 17 verhindert. Das Dichtungselement 9 verfügt des Weiteren über einen lippenförmig ausgebildeten Stützbereich 18, der sich an einem Radialschenkel 19 des Bauteils 3 abstützt. Das Dichtungselement 9' ist in umgekehrter Einbausituation vorgesehen, wobei der statische Dichtbereich 10 im Bauteil 2 und die Dichtlippen 13, 15 des dynamischen Dichtbereiches 11 an entsprechenden Schenkeln des Bauteils 3 vorgesehen sind. 1 shows a cross section through a multi-row slewing bearing 1 , The slewing bearing 1 has two relatively rotatable components 2 . 3 on, which are formed by bearing rings and an inner sealing space 25 exhibit. Such slewing bearings 1 can be used for example in wind turbines. In the area of recesses 4 . 5 are in cages 24 roll 6 positioned. The components 2 . 3 are in the area of their faces 7 . 8th sealed, in this example identical sealing elements 9 . 9 ' get used, the only in the reverse arrangement in the region of the respective end face 7 . 8th are positioned. For better clarity, only the sealing area of the sealing element 9 described. The sealing element 9 has a static sealing area 10 and a multi-lobed dynamic sealing area 11 on. The sealing area 11 includes one on a radial leg 12 of the component 2 fitting sealing lip 13 and one on an axial leg 14 of the component 2 fitting sealing lip 15 , The static sealing area 10 has a sealing foot with a circumferential approach 16 on, in a corresponding groove 17 of the other component 3 is knotted. By this measure, after assembly of the sealing element 9 an axial pressing out of the receiving groove 17 avoided. The sealing element 9 furthermore has a lip-shaped support area 18 that is attached to a radial thigh 19 of the component 3 supported. The sealing element 9 ' is provided in reverse mounting position, the static sealing area 10 in the component 2 and the sealing lips 13 . 15 of the dynamic sealing area 11 on corresponding legs of the component 3 are provided.

2 zeigt eine mögliche Einbausituation des Dichtungselementes 9' gemäß 1 in Form einer Teilansicht. Erkennbar ist der statische Dichtbereich 10 sowie der dynamsiche Dichtbereich 11, gebildet durch die Dichtlippen 13, 15. Ferner angedeutet sind die Bauteile 2, 3. Der statische Dichtbereich 10 weist einen ersten Schenkel 20 und einen zweiten einen Dichtfuß bildenden Schenkel 21 auf. Am zweiten Schenkel 21 ist der umlaufend ausgebildete Ansatz 16 angeformt, der in die umlaufende Nut 17 des Bauteils 2 eingeknüpft ist. Am zweiten Schenkel 21 sind weitere Dichtbereiche 22 in Form von Lippen angeformt. Die Dichtlippe 13 liegt an einem gegenüberliegenden Radialschenkel 12 des Bauteils 3 an, während die Dichtlippe 15 an einem Axialschenkel 14 des Bauteils 3 anliegt. Ferner dargestellt ist der lippenförmig ausgebildete Stützbereich 18, der an einem Radialschenkel 19 des Bauteils 2 anliegt. Räumlich gesehen verlaufen die Dichtlippe 15 und der lippenförmige Stützbereich 18 etwa in einer geneigten Ebene E, wobei etwa auf halber Höhe zwischen dem Stützbereich 18 und der Dichtlippe 15 ein Steg 23 gebildet ist, der unter Bildung eines etwa T-förmigen Querschnitts der betroffenen Bauteile 15, 18, 23 in Richtung des ersten Schenkels 20 verläuft. Der lippenförmige Stützbereich 18 dient den Dichtlippen 13, 15 als Abstützung und minimiert im Betriebszustand das Nachlassen der Dichtlippenvorspannung durch Materialermüdung. 2 shows a possible installation situation of the sealing element 9 ' according to 1 in the form of a partial view. Visible is the static sealing area 10 as well as the dynamic sealing area 11 , formed by the sealing lips 13 . 15 , Further indicated are the components 2 . 3 , The static sealing area 10 has a first leg 20 and a second leg forming a seal foot 21 on. On the second leg 21 is the all-round approach 16 molded, in the circumferential groove 17 of the component 2 is knotted. On the second leg 21 are other sealing areas 22 molded in the form of lips. The sealing lip 13 lies on an opposite radial leg 12 of the component 3 while the sealing lip 15 on an axial leg 14 of the component 3 is applied. Also shown is the lip-shaped support area 18 that is attached to a radial leg 19 of the component 2 is applied. Spatially speaking, the sealing lip run 15 and the lip-shaped support area 18 approximately in an inclined plane E, being about halfway between the support area 18 and the sealing lip 15 a footbridge 23 is formed, forming an approximately T-shaped cross-section of the affected components 15 . 18 . 23 in the direction of the first leg 20 runs. The lip-shaped support area 18 serves the sealing lips 13 . 15 as a support and minimized in the operating condition, the release of the sealing lip bias by material fatigue.

11
Großwälzlagerslewing bearings
22
Bauteil (Lagerring)component (Bearing ring)
33
Bauteil (Lagerring)component (Bearing ring)
44
Ausnehmung (für 6, 6')Recess (for 6 . 6 ' )
55
Ausnehmung (für 6, 6')Recess (for 6 . 6 ' )
66
KugelBullet
77
Stirnfläche (von 3)End face (from 3 )
88th
Stirnfläche (von 2)End face (from 2 )
9, 9'9 9 '
Dichtungselementsealing element
1010
statischer Dichtbereich (von 9)static sealing area (from 9 )
1111
dynamischer Dichtbereich (von 9, mehrlippig)dynamic sealing range (from 9 , mehrlippig)
1212
Dichtfläche (von 2, 3, radial)Sealing surface (from 2 . 3 , radial)
1313
Dichtlippe (an 11)Sealing lip (on 11 )
1414
Dichtfläche (von 2, 3, axial, innen gelegen)Sealing surface (from 2 . 3 , axially, inside)
1515
Dichtlippe (an 11)Sealing lip (on 11 )
1616
Ansatz (an 21)Approach (on 21 )
1717
Nut (in 3 für 21)Groove (in 3 For 21 )
1818
Stützbereich (von 9)Support area (from 9 )
1919
Dichtfläche (von 3, radial)Sealing surface (from 3 , radial)
2020
erster Schenkel (von 10, 9)first leg (from 10 . 9 )
2121
zweiter Schenkel (von 10, 9; Dichtfuß)second leg (from 10 . 9 ; seal base)
2222
Dichtbereiche (an 21)Sealing areas (at 21 )
2323
Steg (von 9)Footbridge (from 9 )
2424
KäfigCage
2525
Dichtraumtight space

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  • - DE 20203372 U1 [0002] - DE 20203372 U1 [0002]
  • - DE 3435437 A1 [0003] - DE 3435437 A1 [0003]
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Dichtungssystem, beinhaltend mehrere relativ zueinander verdrehbare, mindestens einen Dichtraum (25) bildende Bauteile (2, 3), insbesondere Lagerringe eines Großwälzlagers für Windenergieanlagen sowie mindestens ein mehrlippiges Dichtungselement (9, 9'), das mindestens einen statischen (10) und mindestens einen dynamischen Dichtbereich (11) aufweist, wobei ein Schenkel (21) des statischen Dichtbereichs (10) fest mit einem der Bauteile (2 oder 3) verbunden ist und der aus mehreren Dichtlippen (13, 15) bestehende dynamische Dichtbereich (11) an korrespondierenden radialen (12) und axialen Dichtflächen (14) des anderen Bauteils (3 oder 2) anliegt und wobei das Dichtungselement (9, 9') zusätzlich einen lippenförmig ausgebildeten Stützbereich (18) aufweist, der sich an einer im Dichtraum (25) liegenden Dichtfläche (19) abstützt.Sealing system, comprising a plurality of relatively rotatable, at least one sealing space ( 25 ) forming components ( 2 . 3 ), in particular bearing rings of a large rolling bearing for wind turbines and at least one multi-lipped sealing element ( 9 . 9 ' ) that has at least one static ( 10 ) and at least one dynamic sealing area ( 11 ), wherein a leg ( 21 ) of the static sealing area ( 10 ) fixed to one of the components ( 2 or 3 ) and which consists of several sealing lips ( 13 . 15 ) existing dynamic sealing area ( 11 ) at corresponding radial ( 12 ) and axial sealing surfaces ( 14 ) of the other component ( 3 or 2 ) and wherein the sealing element ( 9 . 9 ' ) additionally a lip-shaped support area ( 18 ) located at one in the sealing space ( 25 ) sealing surface ( 19 ) is supported. Dichtungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützbereich (18) außerhalb des statischen Dichtbereiches (10) vorgesehen ist.Sealing system according to claim 1, characterized in that the support area ( 18 ) outside the static sealing area ( 10 ) is provided. Dichtungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützbereich (18) an einer radialen Dichtfläche (19) des den statistischen Dichtbereich (10) aufnehmenden Bauteils (2 oder 3) abstützt.Sealing system according to claim 1 or 2, characterized in that the support area ( 18 ) on a radial sealing surface ( 19 ) of the statistical sealing area ( 10 ) receiving component ( 2 or 3 ) is supported. Dichtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der lippenförmige Stützbereich (18), bezogen auf die axiale Bauhöhe der Bauteile (2, 3), tiefer im Dichtraum (25) liegt als die an der axialen Dichtfläche (14) anliegende Dichtlippe (15) des dynamisch wirkenden Dichtbereichs (11).Sealing system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the lip-shaped support region ( 18 ), based on the axial height of the components ( 2 . 3 ), deeper in the sealing space ( 25 ) than that at the axial sealing surface ( 14 ) fitting sealing lip ( 15 ) of the dynamically acting sealing area ( 11 ). Dichtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der lippenförmige Stützbereich (18) und die an der axialen Dichtfläche (14) anliegende Dichtlippe (15) etwa in einer geneigt verlaufenden Ebene (E) verlaufen, wobei zwischen dem Stützbereich (18) und der Dichtlippe (15) ein Steg (23) gebildet ist, die Elemente (15, 18, 23) einen etwa T-fömigen Querschnitt bilden und der Steg (23) in Richtung eines Schenkels (20) des statischen Dichtbereichs einläuft.Sealing system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the lip-shaped support region ( 18 ) and at the axial sealing surface ( 14 ) fitting sealing lip ( 15 ) extend approximately in an inclined plane (E), wherein between the support region ( 18 ) and the sealing lip ( 15 ) a footbridge ( 23 ), the elements ( 15 . 18 . 23 ) form an approximately T-shaped cross-section and the web ( 23 ) in the direction of a thigh ( 20 ) enters the static sealing area.
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