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Die Erfindung betrifft eine gesteckte Fluidleitung, insbesondere eine gesteckte Abgasleitung, umfassend zumindest einen ersten Leitungsabschnitt mit einem Rohrende und umfassend zumindest einen zweiten Leitungsabschnitt mit einem endständig angeordneten Schiebesitz, in den das Rohrende eingesteckt ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Dichtsystem und eine Dichtvorrichtung für eine gesteckte Fluidleitung, insbesondere für eine gesteckte Abgasleitung.
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Gesteckte Abgasleitungen können im Verbindungsbereich der einzelnen Leitungsabschnitte zueinander beispielsweise über Lamellendichtringe abgedichtet werden. Dabei weisen gesteckte Abgasleitungen, die mit Lamellendichtringen gedichtet werden, bereits im Neuzustand sehr geringe und nach entsprechender Laufzeit höhere Leckageraten auf. Bei Anwendungen, bei denen die Brennkraftmaschine in einem geschlossenen Raum, beispielsweise einem Gebäude oder einem Fahrzeug, installiert ist, kann eine derartige Leckage im Abgasstrang zu Abgasansammlungen führen, die in der Regel unerwünscht sind und zu Problemen für das Bedienpersonal und für die Arbeitssicherheit sowie die Betriebssicherheit führen kann.
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Um derartige Abgasansammlungen zu verringern, können Kompensatoren als Verbindungselemente zwischen zwei Leitungsabschnitten eingesetzt werden. Derartige Kompensatoren können Montagetoleranzen und Produktionstoleranzen der Leitungsabschnitte in der gesteckten Abgasleitung bis zu einem vorbestimmten Grad ausgleichen, sowie dynamische und dynamische Bewegungen während des Betriebes zumindest teilweise kompensieren. Dabei können die Kompensatoren mit den Leitungsabschnitten dichtend beispielsweise verschraubt werden, so dass sich aufgrund der festen und dichten Verbindung der Bauteile zueinander die Leckagerate von diesen gesteckten Abgasleitungen verringern lässt. Jedoch sind bei der Verwendung von Kompensatoren als Verbindungselemente deutlich höhere Herstellungskosten anzusetzen und eine etwaig angebaute Isolierung muss zur Montage als teilbare Integralisolierung ausgeführt werden, die konstruktiv aufwendig hergestellt werden muss. Allerdings lässt sich eine Leckage auch hier nicht vollständig vermeiden und zudem stehen die Leitungsabschnitte und die Kompensatoren sowie deren Verbindungsstellen unter Spannung, so dass von einem frühen Materialversagen beispielsweise durch Korrosion und/oder durch Materialermüdung auszugehen ist.
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Zudem können die Abstände zwischen den Verbindungsstellen der einzelnen Leitungsabschnitte in der Fluidleitung aufgrund von Bauraumvorgaben so kurz werden, dass zur Kompensation der Bewegungen und Toleranzen zwischen den Leitungsabschnitten aufgrund von Bauraummangel kein Kompensator mehr eingesetzt werden kann. In diesen Fällen muss der Verbindungsbereich zwischen den einzelnen Leitungsabschnitten mit Lamellendichtringen oder dergleichen abgedichtet werden, wodurch wiederum die Leckagerate erhöht wird.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine gesteckte Fluidleitung, insbesondere für eine gesteckte Abgasleitung, sowie für in eine gesteckte Fluidleitung, insbesondere für in eine gesteckte Abgasleitung, eingesetzte Dichtvorrichtung bzw. eingesetztes Dichtsystem eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine geringe Leckagerate, auch nach längerer Laufzeit, und durch eine höhere Kompensationsfähigkeit gegenüber Montagetoleranzen und Produktionstoleranzen der einzelnen Leitungsabschnitte der gesteckten Fluidleitung, sowie gegenüber thermischen und dynamischen Bewegungen während des laufenden Betriebes auszeichnet, ohne dass die Leckagerate durch die Toleranzen und/oder infolge der Bewegungen signifikant erhöht ist.
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In einem Aspekt der Erfindung wird eine Dichtvorrichtung für eine gesteckte Fluidleitung, insbesondere für eine gesteckte Abgasleitung, umfassend zwei, jeweils ein trapezförmiges erstes Querschnittsprofil aufweisende, äußere Profilringe, mit jeweils einer durch einen ersten Trapezschenkel des ersten Querschnittsprofils aufgespannten, zumindest teilweise axial nach innen orientierten ersten Komplementärfläche, umfassend zwei, jeweils ein trapezförmiges zweites Querschnittsprofil aufweisende, innere Profilringe, mit jeweils einer durch einen ersten Trapezschenkel des zweiten Querschnittsprofils aufgespannten, zumindest teilweise axial nach außen orientierten und zu der ersten Komplementärfläche komplementär ausgebildeten zweiten Komplementärfläche und mit jeweils einer Aussparung, deren Öffnung zumindest teilweise axial nach innen orientiert ist, vorgeschlagen.
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Dabei können in Einbaulage die zwei Aussparungen der inneren Profilringe eine mittige Kavität ausbilden, deren Kavitätsöffnung radial nach innen orientiert ist. Zudem kann in der mittigen Kavität zumindest ein Dichtring angeordnet sein.
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Vorteilhaft kann durch den Einsatz einer derartigen Dichtvorrichtung in einer gesteckten Fluidleitung Montagetoleranzen und Produktionstoleranzen ausgeglichen werden. Dabei kann durch die Dichtvorrichtung sowohl ein axialer Richtungsausgleich der Leitungsabschnitte zueinander vorgenommen werden kann, als auch ein radialer Versatz der Mittellinien der Leitungsabschnitte zueinander kompensiert werden, sowie eine Verkippung, also eine Abweichung von der parallelen Anordnung, der Leitungsabschnitte zueinander ausgeglichen werden. Somit kann ein Axialversatz, ein Radialversatz, ein Winkelversatz, bzw. ein jeweiliger Fehler, und/oder eine beliebige Kombination der Versatzarten bzw. Fehlerarten durch die Dichtvorrichtung kompensiert werden. Des Weiteren ist die Dichtvorrichtung sowohl gegenüber thermischen Bewegungen, als auch gegenüber dynamischen Bewegungen ausreichend betriebssicher, sodass über einen weiten Betriebsbereich hinweg eine ausreichende Dichtigkeit der Dichtvorrichtung sichergestellt werden kann, da die Dichtvorrichtung hinsichtlich einer Auslenkung der Leitungsabschnitte in radialer, und axialer Richtung sowie bei einer Auslenkung der Leitungsabschnitte aus der parallelen Anordnung flexibel ausgebildet ist.
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Dabei kann sich die Kompensation der Toleranzen und der Bewegungen in der gesteckten Fluidleitung unter Einhaltung der Dichtfunktion und weitestgehend ohne Beaufschlagung der Leitungsabschnitte mit Spannung einstellen, da die Profilringe der Dichtvorrichtung zumindest entlang der Kompensationsflächen zueinander verschiebbar ausgebildet sind. Dadurch können sich bei der Montage die Bauteile der Dichtvorrichtung derart flexibel zueinander ausrichten, dass die Leitungsabschnitte spannungsfrei verbaut werden können, wobei während des Betriebes zumindest teilweise die Bewegungen der Leitungsabschnitte zueinander durch ein Verstellung der Dichtvorrichtung kompensiert werden können.
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Zudem ist die Dichtvorrichtung konstruktiv einfach aufgebaut und demzufolge auch ein zugehöriges Herstellungsverfahren mit Standardmethoden und Standardwerkzeugen durchführbar, sodass sich Konstruktionskosten und Herstellungskosten gegenüber beispielsweise einem Kompensator reduzieren lassen. Auch ist bei einer derartigen Dichtvorrichtung eine Integralisolierung, wie beispielsweise bei einem Kompensator, nicht zwingend notwendig, so dass dadurch etwaige Folgekosten reduziert werden können. Weiterhin ist aufgrund der einfachen Montage der Dichtvorrichtung die Montage und Wartung vereinfacht und aufgrund der konstruktiven Variabilität hinsichtlich beispielsweise der Komplementärflächen, der Kavität und der Querschnittsprofile lassen sich unterschiedlichste Dichtvorrichtungen bezogen auf den jeweiligen Anwendungsfall zielgerichtet herstellen.
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Dabei versteht man unter einer gesteckten Fluidleitung bzw. unter einer gesteckten Abgasleitung eine Leitung, die mehrere Leitungsabschnitte aufweist, wobei jeweils das Rohrende des einen Leitungsabschnittes in einen nachfolgenden Leitungsabschnitt, beispielsweise in einen endständig angeordneten Schiebesitz, eingesteckt ist. Die so ineinander gesteckten Leitungsabschnitte bilden dabei die gesteckte Fluidleitung aus. Dabei kann der Querschnitt der gesteckten Fluidleitung zumindest abschnittsweise oval, rund, eckig, rechteckig, elliptisch oder dgl. ausgebildet sein.
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Unter der Axialrichtung ist die Richtung der Mittellinie der gesteckten Fluidleitung oder des jeweiligen Leitungsabschnittes oder des jeweiligen Profilringes zu verstehen, je nachdem, welches Bauteil jeweils betrachtet wird. Eine axiale Orientierung wird dabei ausgehend von der mittigen Kavität ermittelt. Demzufolge ist eine axial nach außen gerichtete Orientierung weg von der mittigen Kavität gerichtet, während eine axial nach innen gerichtete Orientierung hin zur mittigen Kavität gerichtet ist. Unter der Radialrichtung ist die senkrecht zur Axialrichtung stehende Richtung zu verstehen, die in Richtung eines durch die Mittellinie der gesteckten Fluidleitung oder des jeweiligen Leitungsabschnittes oder des jeweiligen Profilringes verlaufenden Radius verläuft, je nachdem, welches Bauteil jeweils betrachtet wird. Eine radiale Orientierung wird dabei ausgehend von der Mittellinie des jeweiligen Bauteils ermittelt. So ist eine radial nach innen gerichtete Orientierung hin zu der Mittellinie des jeweiligen Bauteils gerichtet, während eine radial nach außen gerichtete Orientierung von der Mittellinie des jeweiligen Bauteils weg gerichtet ist.
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Unter einem Querschnittsprofil des jeweiligen Profilringes ist ein Querschnittsprofil zu verstehen, das durch eine senkrecht zur Umlaufrichtung stehende Schnittfläche durch den Profilring entsteht. Dabei ist die Umlaufrichtung durch die Richtung definiert, der man beim Abfahren des Profilringes oder eines Ringbauteils entlang seiner Ringform folgt.
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Das erste Querschnittsprofil ist dabei trapezförmig ausgebildet, wobei man unter dem Begriff trapezförmig ein erstes Querschnittsprofil versteht, das im Wesentlichen aus zwei parallelen Seiten und zwei Trapezschenkeln aufgebaut ist. Dabei können die Ecken des trapezförmigen Querschnitts abgerundet sein, sowie es in einer Sonderform auch möglich ist, dass das erste Querschnittsprofil dreieckig ausgebildet ist, wobei in diesem Fall die kleine Grundseite des Trapezes als Spitze bzw. als abgerundete Spitze ausgebildet ist.
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Das zweite Querschnittsprofil ist ebenfalls trapezförmig ausgebildet, sodass in diesem Fall das Basisprofil des zweiten Querschnittsprofils aus zwei parallelen Grundseiten und zwei Trapezschenkeln aufgebaut ist. Jedoch ist in diesem Basisprofil eine Aussparung angeordnet, sodass das daraus resultierende zweite Querschnittsprofil streng genommen kein Trapez mehr ausbildet.
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Somit bezieht sich hinsichtlich des zweiten Querschnittsprofils der Begriff trapezförmig auf das zugrunde liegende Basisprofil, aus dem noch die Aussparung auszunehmen ist. Dabei können die Ecken des Basisprofils bzw. des zweiten Querschnittsprofils abgerundet sein, sowie das Basisprofil des zweiten Querschnittsprofils in einer Sonderform ebenfalls dreieckig ausgebildet sein kann, sodass in diesem Fall die kleinere Grundseite als Spitze bzw. als abgerundete Spitze ausgebildet ist.
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Unter einer Aussparung ist dabei eine Aushöhlung, Vertiefung oder dergleichen zu verstehen, deren Öffnung zum Einen zumindest teilweise axial nach innen orientiert ist, also in Einbaulage hin zur mittigen Kavität gerichtet. Zum Anderen kann die Öffnung zumindest teilweise auch radial nach innen orientiert sein, also in Einbaulage hin zur Mittellinie gerichtet. Da in Einbaulage die zwei Aussparungen der inneren Profilringe gegenüberliegend positioniert sind, bilden sie demzufolge eine mittige Kavität aus, deren Kavitätsöffnung radial nach innen orientiert ist.
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Unter einer Komplementärfläche ist jeweils diejenige Fläche des äußeren Profilrings bzw. des inneren Profilrings zu verstehen, die in Einbaulage, zumindest abschnittsweise, eine Kontaktflächen des äußeren Profilrings zum inneren Profilring darstellt. Dabei bilden die Komplementärflächen in Wechselwirkung zueinander jeweils eine Dichtfunktionalität aus, die den Innenraum der gesteckten Fluidleitung gegenüber der Umgebung abdichten. Dabei versteht man unter einer Dichtfunktionalität eine in Umlaufrichtung verlaufende, im Wesentlichen ununterbrochene Ringfläche, die bis auf die Dicke einer Linie ausgebildet sein kann, ohne dass die Dichtfunktion verloren geht. Diese Komplementärflächen werden jeweils vom ersten Trapezschenkel des ersten Querschnittsprofils des äußeren Profilrings bzw. des zweiten Querschnittsprofils des inneren Profilrings ausgebildet. Die Fähigkeit, Montagetoleranzen sowie Produktionstoleranzen und sowohl thermische als auch dynamische Bewegungen ausgleichen zu können, beruhen unter anderem auf der Verschiebbarkeit der Dichtvorrichtung entlang der Komplementärflächen, da jeweils der äußere Profilring zum inneren Profilring entlang der Komplementärfläche beweglich ausgebildet ist.
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Weist zumindest ein äußerer Profilring eine durch einen zweiten Trapezschenkel des ersten Querschnittsprofils aufgespannte, zumindest teilweise axial nach außen orientierte Dichtfläche auf, so kann vorteilhaft eine derartige, zumindest teilweise axial nach außen orientierte Dichtfläche eine weitere Dichtfunktionalität aufbauen. Diese zumindest teilweise axial nach außen orientierte Dichtfläche kann dabei in Wechselwirkung mit einem Leitungsabschnitt oder einem weiteren Bauteil, wie beispielsweise einer Spannvorrichtung, zur Dichtigkeit der gesteckten Fluidleitung beitragen.
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Wird beispielsweise eine erste Komplementärfläche und/oder eine zweite Komplementärfläche und/oder eine Dichtfläche und/oder eine Oberfläche der Aussparung mit einem Kammprofil bzw. Riffelprofil versehen, so kann aufgrund der in Umlaufrichtung verlaufenden Kammzahnringe auf der jeweiligen Fläche nicht nur eine Dichtfunktionalität sondern eine Vielzahl von Dichtfunktionalitäten auf der jeweiligen Fläche erzeugt werden. Dabei kann das Kammprofil 2, 3, 4, 5 oder 6 Kammzähne bzw. die jeweilige Fläche 2, 3, 4, 5 oder 6 in Umlaufrichtung verlaufende Kammzahnringe aufweisen. Insofern können die Seiten des jeweiligen Querschnittprofils in Abweichung von einer geraden Ausbildung ein Kammprofil bzw. ein Riffelprofil aufweisen.
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Des Weiteren kann zumindest eine parallele Seite zumindest eines trapezförmigen Querschnittsprofils im Wesentlichen in Radialrichtung oder in Axialrichtung orientiert sein.
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Vorteilhaft ist aufgrund der variablen Orientierung der parallelen Seiten der Profilringe eine Vielzahl von Kombinationen denkbar, sodass aufgrund der damit einhergehenden konstruktiven Variabilität die jeweilig für den Anwendungsbereich optimierte Ausführungsform ausgewählt werden kann. So kann beispielsweise zumindest eine parallele Seite beider trapezförmiger Querschnittsprofile in Axialrichtung angeordnet sein oder zumindest eine parallele Seite eines trapezförmigen Querschnittsprofils in Radialrichtung. Je nach Bauraum sind demzufolge in Axialrichtung flache oder gestauchte Formen denkbar, die die notwendige Formstabilität aufweisen.
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Weist das trapezförmige Querschnittsprofil zumindest eines inneren oder zumindest eines äußeren Profilrings die Form eines im Wesentlichen rechtwinkeligen Trapezes auf, so kann vorteilhaft eine axial nach außen orientierte Dichtfläche ausgebildet werden, die im Wesentlichen keine radialen Anteile mehr aufweist. Derartige Profilringe, die ein rechtwinkeliges Trapez als Querschnittsprofil aufweisen, können zudem mit einfachen Herstellungsverfahren kostengünstig dargestellt werden. Dies gilt auch für die mit diesen Dichtflächen wechselwirkenden und eine weitere Dichtfunktionalität aufbauenden Flächen, die beispielsweise an dem zweiten Leitungsabschnitt ausgebildet sein können.
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Sind zumindest die ersten Querschnittsprofile oder zumindest die zweiten Querschnittsprofile jeweils zueinander gleich ausgebildet, so muss jeweils nur eine Ausführungsform eines äußeren Profilringes und eine Ausführungsform eines inneren Profilringes hergestellt werden, da aufgrund der gleichen Ausbildung der Querschnittsprofile die jeweiligen inneren bzw. äußeren Profilringe in Einbaulage lediglich spiegelbildsymmetrisch zueinander angeordnet werden müssen. Vorteilhaft können dadurch der konstruktive Aufwand und die Herstellungskosten reduziert werden und zudem ist die Anzahl unterschiedlicher Bauelemente vorteilhaft reduziert, so dass eine Bevorratung von Ersatzteilen vereinfacht ist.
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Ist zumindest eine Komplementärfläche zumindest abschnittsweise als Teil einer Kugeloberfläche ausgebildet, so kann durch dementsprechende Anpassung der Kugeloberfläche, beispielsweise durch die Anpassung des Kugelradius, die Dichtvorrichtung an die jeweils konstruktiv zu erreichenden Toleranzen angepasst werden.
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Ist zumindest eine Komplementärfläche zumindest abschnittsweise als Teil einer Ellipsoid-Oberfläche ausgebildet, so kann durch dementsprechende Anpassung der Ellipsoid-Oberfläche die Dichtvorrichtung mit einer größeren Variation im Vergleich zu einer Kugeloberfläche an die jeweils konstruktiv zu erreichenden Toleranzen angepasst werden.
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Ist zumindest eine Komplementärfläche zumindest abschnittsweise plan ausgebildet, so lassen sich vorteilhaft derartige plan ausgebildete Komplementärflächen konstruktiv einfach und mit geringen Herstellungskosten darstellen.
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Sind in Einbaulage die ersten Komplementärflächen der äußeren Profilringe zumindest teilweise radial nach außen orientiert, so bilden sie zueinander eine V-förmige Anordnung, wobei die Öffnung der V-förmigen Anordnung radial nach außen orientiert ist. Wirken auf eine derartige Dichtvorrichtung axial nach innen orientierte Kräfte, so werden zum Einen durch die äußeren Profilringe die inneren Profilringe in axialer Richtung aufeinander gepresst und zum Anderen in Radialrichtung durch die äußeren Profilringe aufgeweitet. Dadurch kann vorteilhaft die mittige Kavität geringfügig in Radialrichtung vergrößert werden. Demzufolge erfahren Bauteile, die in der mittigen Kavität angeordnet sind, eine geringfügige Druckentlastung in Radialrichtung.
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Sind in Einbaulage die ersten Komplementärflächen zumindest teilweise radial nach innen orientiert, so bilden sie eine V-förmige Anordnung aus, wobei die Öffnung der V-förmigen Anordnung radial nach innen orientiert ist. Wirken in diesem Fall axiale nach innen orientierte Kräfte auf die Dichtvorrichtung ein, so werden die inneren Profilringe durch die äußeren Profilringe zum Einen in Axialrichtung aufeinander gepresst und zum Anderen in Radialrichtung gestaucht. Demzufolge wirkt hierbei vorteilhaft, soweit das Aufeinanderpressen der inneren Profilringe in Axialrichtung, als auch das Stauchen der inneren Profilringe in Radialrichtung, gleichsinnig pressend auf Bauteile, die in der mittigen Kavität angeordnet sind.
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Ist in Einbaulage zumindest eine Komplementärfläche unter einem vorbestimmten spitzen Winkel α von 20° bis 70° schräg zur Axialrichtung verlaufend ausgebildet, so kann die Kraftübertragung der äußeren Profilringe auf die inneren Profilringe optimal durchgeführt werden und zudem kann eine leichte Verschiebbarkeit der Komplementärflächen zueinander sichergestellt werden. Zudem kann durch Variation des spitzen Winkels die Dichtvorrichtung auf die jeweiligen konstruktiven Gegebenheiten und auf jeweilig gewünschten Dichtfunktionalitäten angepasst werden.
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Dabei ist es auch denkbar, dass in Einbaulage zumindest eine Komplementärfläche unter einem vorbestimmten spitzen Winkel α von 25° bis 65°, insbesondere von 30° bis 60°, gegebenenfalls von 35° bis 55° und beispielsweise von 40° bis 50° schräg zur Axialrichtung verlaufend ausgebildet ist.
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Dabei versteht man unter einem vorbestimmten spitzen Winkel α denjenigen Winkel, unter dem die jeweilige Komplementärfläche zur Axialrichtung bzw. zur Mittellinie des jeweiligen Profilringes steht. Dabei wird jeweils nur der zwischen Komplementärfläche und Axialrichtung bzw. Mittellinie auftretende spitze Winkel betrachtet.
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Sind in Einbaulage die beiden Komplementärflächenpaare, umfassend jeweils eine erste Komplementärfläche und eine zweite Komplementärfläche spiegelbildsymmetrisch zueinander ausgebildet, so kann die Kraftübertragung der äußeren Profilringe auf die inneren Profilringe vorteilhaft symmetrisch ausgebildet werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass an den Komplementärflächen beidseitig bzw. spiegelsymmetrisch analoge Kraftverhältnisse auftreten, sodass beispielsweise bei der Anordnung von zwei Bauteilen innerhalb der mittigen Kavität die mechanische Belastung auf die Bauteile im Wesentlichen gleichmäßig ausgebildet ist.
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Weist in Einbaulage die mittige Kavität ein rechteckiges Querschnittsprofil aus, so können die Aussparungen in den inneren Profilringen konstruktiv einfach, beispielsweise durch Fräsen oder durch eine Umformtechnik, ausgebildet werden. Dabei ist es denkbar, dass die Kanten und/oder Ecken des rechteckigen Querschnittsprofils, insbesondere fertigungstechnisch bedingt, rund ausgebildet bzw. abgerundet ausgebildet sind. Zudem lässt sich vorteilhaft durch ein rechteckiges Querschnittsprofil der zumindest eine, in die mittige Kavität eingesetzte Dichtring beispielsweise bei der Montage zentrieren. Dabei kann der zumindest eine Dichtring zumindest eine in Axialrichtung orientierte Dichtfläche zu einem inneren Profilring und ggf. zusätzlich zumindest eine in Radialrichtung orientierte Dichtfläche zu einem inneren Profilring ausbilden.
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Weist die mittige Kavität ein sich radial nach innen aufweitendes, insbesondere trapezfömiges, Querschnittsprofil auf, so können vorteilhaft Dichtflächen zu den inneren Profilringen ausgebildet werden, die sowohl eine teilweise radiale Orientierung, als auch eine teilweise axiale Orientierung aufweisen. Bei einem gleichförmigen Trapez kann demzufolge vorteilhaft auf den zumindest einen, in der mittigen Kavität angeordneten Dichtring eine symmetrische Kraftverteilung einwirken, während bei einem ungleichförmigen Trapez vorteilhaft eine auf den zumindest einen, in der mittigen Kavität angeordneten Dichtring einwirkende Kraft ausgeübt werden kann, die eine unsymmetrische Verteilung aufweist. Demzufolge kann durch eine gezielte Konstruktion des trapezförmigen Querschnittsprofils die gewünschte Kraftwirkung für den jeweiligen Anwendungsfall eingestellt werden.
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Weist in Einbaulage die mittige Kavität zumindest abschnittsweise ein kugelförmiges Querschnittsprofil auf, so kann dieses zumindest abschnittsweise kugelförmige Querschnittsprofil komplementär zu dem zumindest einen in der mitten Kavität angeordneten Dichtring ausgebildet sein. Weist in diesem Fall das zumindest abschnittsweise kugelförmige Querschnittsprofil zudem noch eine Kammprofil bzw. Riffelprofil auf, so können mehrere Dichtfunktionalitäten aufgebaut werden, wodurch wiederum Dichtigkeit auch bei längerem Einsatz sichergestellt werden kann.
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Weist in Einbaulage die mittige Kavität zumindest abschnittsweise ein elliptisches Querschnittsprofil oder zumindest abschnittsweise ein ovales Querschnittsprofil auf, so können ebenfalls vorgenannte Vorteile, ggf. unter Ausbildung eines Kammprofils bzw. Riffelprofils in dem elliptischen Querschnittsprofil oder ovalen Querschnittsprofil, erreicht werden. Dabei kann konstruktiv darauf Einfluss genommen werden, dass beim Verspannen der Dichtvorrichtung der Dichtring in das elliptische Querschnittsprofil oder in das ovale Querschnittsprofil eingepresst wird und insofern der Dichtring sich an das jeweilige Querschnittsprofil anpasst.
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Ist des Weiteren der zumindest eine Dichtring als C-Ring ausgebildet, so kann vorteilhaft im Markt erhältliche Standardware verwendet werden, sodass der konstruktive Aufwand zur Herstellung der Dichtvorrichtung und ebenso die Herstellungskosten reduziert sind. Dabei kann der C-Ring vorteilhaft zur Optimierung für die jeweilige Anwendung aus einer Vielzahl von im Markt erhältlichen Ausführungsformen ausgewählt werden. Aufgrund der einseitigen Öffnung lässt sich zudem der C-Ring leicht mittels der Verspannung der Dichtvorrichtung in die jeweils optimiert dichtende Ausführungsform in Einbaulage überführen.
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Ist der zumindest eine Dichtring als O-Ring ausgebildet, so kann ebenfalls auf eine Vielzahl von derzeit im Markt erhältlichen Ausführungsformen zurückgegriffen werden. Vorteilhaft weist der O-Ring jedoch eine größere Spannungsstabilität im Vergleich zu C-Ring auf, sodass für starke Verspannungen der Dichtvorrichtung ggf. auf einen O-Ring ausgewichen werden kann.
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Zudem kann in den C-Ring zur Stabilisierung eine Spiralfeder oder eine Spiralzugfeder eingesetzt sein.
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Sind in Einbaulage in der mittigen Kavität zumindest zwei Dichtringe angeordnet, so kann vorteilhaft durch zwei Dichtelemente die Dichtigkeit der Dichtvorrichtung sichergestellt werden. Verschlechtert sich dabei während des laufenden Betriebes der, der Abgasseite zugewandte Dichtring aufgrund von thermischer bzw. mechanischer Belastung hinsichtlich seiner Dichtfunktionalitäten, kann der zweite, nachfolgende Dichtring die Verschlechterung des ersten Dichtringes kompensieren, sodass über einen langen Betriebszeitraum die Dichtigkeit der Dichtvorrichtung sichergestellt werden kann. Zudem bauen zumindest zwei Dichtringe auch mehr Dichtfunktionalitäten zu den umgebenden Bauelementen auf, sodass auch vor der Materialermüdung in erhöhtem Maße die Dichtigkeit der Dichtvorrichtung sichergestellt werden kann.
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Ist in Einbaulage in der mittigen Kavität ein Führungsring angeordnet, so kann mittels des Führungsringes beispielsweise während der Montage, aber auch während des Betriebs in Einbaulage, der zumindest eine Dichtring innerhalb der Dichtvorrichtung stabilisiert bzw. geführt werden. Vorteilhaft ist dadurch die Montage der Dichtvorrichtung vereinfacht und eine ordnungsgemäße Ausrichtung bzw. Anordnung der Dichtvorrichtung durch den Führungsring auch während des Betriebes sichergestellt.
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Weist der Führungsring dabei ein, in Einbaulage radial orientiertes, im Wesentlichen rechteckiges Querschnittsprofil auf, so kann vorteilhaft ein derartiger Führungsring zwischen zwei Dichtringen angeordnet werden, sodass sich die Dichtringe gegenseitig in ihrer Anordnung und Bewegung nicht behindern. Zudem wird durch ein derartiges in Einbaulage radial orientiertes, im Wesentlichen rechteckiges Querschnittsprofil eines Führungsringes die Anordnung von zwei Dichtringen zueinander sowohl während der Montage, als auch während des Betriebes stabilisiert.
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Weist der Führungsring ein in Einbaulage axial orientiertes, im Wesentlichen rechteckiges Querschnittsprofil auf, so kann ein derartiger Führungsring umgebend um zumindest einen Dichtring angeordnet sein. Eine derartige umgebende Anordnung hilft zum Einen bei der Montage der Dichtvorrichtung, da der Dichtring innerhalb des Führungsringes angeordnet ist und zudem kann durch den Führungsring der Dichtring vor den inneren Profilringen geschützt bzw. zu diesem abgegrenzt werden, sodass Beschädigungen des Dichtringes durch die inneren Profilringe aufgrund von Versatz der inneren Profilringe zueinander weitestgehend verhindert werden kann.
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Weist der Führungsring ein im Wesentlichen T-förmiges Querschnittsprofil auf, so können in einem derartigen Führungsring die Vorteile des in Einbau radial orientierten, im Wesentlichen rechteckigen, Querschnittsprofils mit dem in Einbaulage axial orientierten, im Wesentlichen rechteckigen Querschnittsprofil vereinigt werden. Zudem weist ein derartiges T-förmiges Querschnittsprofil eine höhere Stabilisierung und eine stärkere Fixierung von vor allem zwei in der mittigen Kavität angeordneten Dichtringen auf, sodass die Montage der Dichtvorrichtung durch den Einsatz eines im Wesentlichen T-förmigen Querschnittsprofils erleichtert werden kann.
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Weist der Führungsring zumindest eine Nut auf, mittels der zumindest ein Dichtring fixiert werden kann, so kann mit Hilfe dieser Nut nicht nur während der Montage sondern auch während des Betriebs eine eindeutige Fixierung und Positionierung des zumindest einen Dichtringes relativ zum Führungsring vorgenommen werden. Eine derartige Nut kann axial orientiert oder radial orientiert sein. Dabei hilft eine radiale Orientierung der Nut vorteilhaft bei der Montage, da der Dichtring in eine derartige Nut eingedrückt bzw. eingeklipst werden kann, während eine axial orientierte Nut eine verbesserte Fixierung und Positionierung der Dichtringe während des Betriebes sicherstellt. Im Falle eines T-förmigen Querschnittsprofils können dabei sowohl radial orientierte, als auch axiale orientierte Nuten vorgesehen sein. Zudem können diese Nuten wiederum ein Kammprofil aufweisen, sodass die Nut nicht nur zur Führung, Fixierung und Positionierung dient, sondern auch zusätzlich noch eine Dichtfunktionalität aufweisen kann.
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Ist in Einbaulage der Führungsring zwischen zwei Dichtringen angeordnet, so können vorteilhaft die zwei Dichtringe durch den Führungsring voneinander getrennt werden. Demzufolge ermöglicht der Führungsring eine zueinander unabhängige Positionierung der zwei Dichtringe und zudem werden durch den Führungsring die Dichtringe von einer gegenseitigen Behinderung oder Beschädigung abgehalten.
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Weist in Einbaulage der Führungsring eine zumindest einen Dichtring umgebende Anordnung auf, so kann durch eine derartige Anordnung des Führungsringes eine Beschädigung des Dichtringes durch die inneren Profilringe verhindert bzw. zumindest verringert werden und zudem kann aufgrund der umgebenden Anordnung mittels eines derartigen Führungsringes die Montage vereinfacht werden.
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In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Dichtsystem für eine gesteckte Fluidleitung, insbesondere für eine gesteckte Abgasleitung, mit einer Dichtvorrichtung, insbesondere wie zuvor beschrieben, und einer Spannvorrichtung vorgeschlagen, mit der die Dichtvorrichtung in Einbaulage dichtend verspannt werden kann.
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Vorteilhaft kann durch eine derartige Spannvorrichtung die dichtende Funktion der Dichtvorrichtung während der Montage und spannungsfrei für die einzelnen Leitungsabschnitte hergestellt werden. Dabei werden zuvor, den baulichen Gegebenheiten folgend, die einzelnen Leitungsabschnitte der gesteckten Fluidleitung, beispielsweise im Bereich der Zylinderköpfe einer Brennkrafmaschine, montiert. Nach der Montage werden die einzelnen Leitungsabschnitte mit jeweils einer Dichtvorrichtung und einer Spannvorrichtung untereinander dichtend verbunden. Dabei richtet sie die Dichtvorrichtung beim Verspannen mit der Spannvorrichtung derartig aus, dass die einzelnen Leitungsabschnitte weitestgehend spannungsfrei in der gesteckten Fluidleitung angeordnet sind.
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Ist die Spannvorrichtung als Schraubverbindung ausgebildet, so lässt sich die Verspannung der Dichtvorrichtung mit Hilfe einfacher Werkzeuge und Verschraubung der Schraubverbindung ausbilden. Mit der Schraubverbindung lässt sich zudem die auf das Dichtsystem ausgeübte Spannung in der gewünschter Art und Weise einstellen. Dabei kann auch bei evtl. auftretender Undichtigkeit einfach durch Nachstellen der Schraubverbindung die Dichtigkeit sukzessive wieder hergestellt werden, sodass auch während des Betriebes bei auftretenden Leckagen aufgrund des Verschleißes noch eine nachträgliche Wiederherstellung der Dichtigkeit durch Nachziehen der Verschraubung möglich ist.
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Ist die Spannvorrichtung als Schellenverbindung, insbesondere mit einer V-Bandschelle, ausgebildet, so lässt sich nahezu ohne Werkzeug bei der Montage oder Demontage das Dichtsystem ein- oder ausbauen. Dadurch ist die Wartung einer derartigen gesteckten Fluidleitung deutlich erleichtert.
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In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine gesteckte Fluidleitung, insbesondere eine gesteckte Abgasleitung, umfassend zumindest einen ersten Leitungsabschnitt mit einem Rohrende und umfassend zumindest einen zweiten Leitungsabschnitt mit einem endständig angeordneten Schiebesitz, in den das Rohrende eingesteckt ist, vorgeschlagen, wobei das Rohrende von einer Dichtvorrichtung, insbesondere wie zuvor beschrieben, oder einem Dichtsystem, insbesondere wie zuvor beschrieben, derart umgeben ist, dass die Dichtvorrichtung bzw. das Dichtsystem zumindest eine überwiegend radiale orientierte Dichtfläche zum Rohrende und/oder zumindest eine überwiegend axiale orientierte Dichtfläche zum zweiten Leitungsabschnitt ausbildet.
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Vorteilhaft kann durch eine derartige Dichtvorrichtung die gesteckte Fluidleitung mit zumindest zwei Dichtflächen ausgestattet werden, wobei im Zusammenspiel mit der vorwiegend radialen Dichtfläche zum Rohrende und der zumindest einen vorwiegend axialen Dichtfläche zum zweiten Leitungsabschnitt die Dichtigkeit der gesteckten Fluidleitung sichergestellt wird. Aufgrund dieser beiden Dichtflächen und der konstruktiven Ausgestaltung des Dichtsystems bzw. der Dichtvorrichtung kann dabei vorteilhaft ein relativ großer axialer Versatz, eine relativ große radiale Toleranz und ein Winkelfehler bis hin zu 5° kompensiert werden, ohne dass die einzelnen Leitungsabschnitte mit einer erhöhten mechanischen Spannung beaufschlagt werden. Da demzufolge in den Leitungsabschnitten auch keinerlei größere mechanische Spannungen vorgesehen sind, zeichnet sich eine derartig gesteckte Fluidleitung durch eine hohe Dichtigkeit, eine hohe mechanische Belastbarkeit aus, ohne dass ein signifikantes Verrutschen oder Verschieben der Leitungsabschnitte zueinander auftritt. Zudem kann aufgrund des endständig angeordneten Schiebesitzes eine dynamische und auch thermische Bewegung in axialer Richtung unproblematisch kompensiert werden, ohne dass die Dichtfunktion der Dichtvorrichtung signifikant darunter leidet.
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Dabei versteht man unter einer überwiegend axial bzw. radial orientierten Dichtfläche eine Dichtfläche, deren axialer orientierter bzw. radial orientierter Anteil überwiegt, so dass die Abweichung der Orientierung der Dichtfläche von der Axialrichtung bzw. der Radialrichtung weniger als 45° beträgt.
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Weist dabei die Spannvorrichtung ein Innengewinde auf, das in Einbaulage mit dem Außengewinde am zweiten Leitungsabschnitt verschraubt ist, so kann vorteilhaft die Stabilität des zweiten Leitungsabschnittes durch die Spannvorrichtung verstärkt werden. Zudem ist eine Nachstellung der Spannvorrichtung erleichtert, da auch bei einem verschmutzten Fluidleitungssystem das Außengewinde am zweiten Leitungsabschnitt leicht zugänglich und einfach zu reinigen ist.
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Weist die Spannvorrichtung ein Außengewinde auf, das in Einbaulage mit einem Innengewinde am zweiten Leitungsabschnitt verschraubt ist, so kann vorteilhaft eine im Wesentlichen glatte Oberfläche der gesteckten Fluidleitung hergestellt werden, wobei mit einfachen Mitteln und Materialien, beispielsweise durch eine Ummantelung das Außengewinde der Spannvorrichtung gegenüber Verdreckung geschützt werden kann. Zudem ist das Außengewinde weiter innenliegend und demzufolge durch die umgebenden angrenzenden Bauteile gegen Beschädigung und äußere Einwirkungen geschützt. Durch die umgebende Anordnung der angrenzenden Bauteile kann auch eine Ummantelung des Außengewindes besser fixiert werden. Damit ist vorteilhaft auch bei längerem Betrieb die Nachstellbarkeit der Spannvorrichtung aufgrund eines intakten Außengewindes sichergestellt.
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Ist dabei der Schiebesitz zumindest teilweise durch die Dichtvorrichtung oder das Dichtsystem ausgebildet, so kann die axiale Flexibilität bzw. der Ausgleich der axialen Montage bzw. Funktionstoleranzen durch die Dichtvorrichtung oder das Dichtsystem selbst sichergestellt werden, ohne dass weitere zusätzliche Bauelemente notwendig sind. Dieses führt demzufolge auch zu einer Verringerung der Herstellungs- und Produktionskosten.
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Dabei kann zumindest einer der Profilringe und/oder zumindest der Führungsring und/oder zumindest ein Dichtring aus Inconel 718, Inconel X750, Rene 41, Waspalloy, Nimonic 80A hergestellt sein oder zumindest eines dieser Materialien aufweisen.
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Es zeigen, jeweils schematisch:
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1 eine Dichtvorrichtung mit V-förmig angeordneten ersten Komplementärflächen, wobei die Öffnung der V-förmigen Anordnung radial nach außen orientiert ist,
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2 eine Dichtvorrichtung mit V-förmig angeordneten ersten Komplementärflächen, wobei die Öffnung der V-förmigen Anordnung radial nach innen orientiert ist,
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3 ein Dichtsystem, umfassend eine Dichtvorrichtung und eine Spannvorrichtung,
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4 eine gesteckte Fluidleitung, umfassend zwei Leitungsabschnitte, die mittels eines Dichtsystems umfassend eine Spannvorrichtung und eine Dichtvorrichtung dichtend miteinander verbunden sind,
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5A–5D mehrere mögliche Varianten der Dichtvorrichtung,
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6A–6C mehrere mögliche Varianten des Dichtsystems,
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7A–7D die gesteckte Fluidleitung, umfassend zwei Leitungsabschnitte, die zueinander unter einem unterschiedlichem Axialversatz, Radialversatz und/oder Winkelversatz angeordnet sind und die mittels des Dichtsystems dichtend verbunden sind,
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8A–8D ein mögliches Montageverfahren für eine mittels des Dichtsystems bzw. der Dichtvorrichtung abgedichteten, gesteckten Fluidleitung.
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Eine Dichtvorrichtung 100, wie in 1 gezeigt, weist zwei äußere Profilring 110, 110' und zwei innere Profilringe 120, 120' auf. Die äußeren Profilringe 110, 110' weisen ein erstes Querschnittsprofil 130, 130' auf, das trapezförmig ausgebildet ist. Die spezielle in der 1 gezeigte Ausführungsform hat ein erstes Querschnittsprofil 130, 130', das als rechtwinkeliges Trapez ausgebildet ist.
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Sowohl eine kurze Grundseite 140, 140' des ersten Querschnittsprofils 130, 130', als auch eine lange Grundseite 150, 150' des ersten Querschnittsprofils 130, 130' ist in der gezeigten Ausführungsform in Axialrichtung 160 orientiert. Durch einen ersten Trapezschenkel 170, 170' des ersten Querschnittsprofils 130, 130' wird eine erste Komplementärfläche 180, 180' an dem äußeren Profilring 110, 110' ausgebildet.
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Diese erste Komplementärfläche 180, 180' ist zumindest teilweise in Axialrichtung 160 und axial nach innen orientiert und demzufolge in Richtung der inneren Profilringe 120, 120'. Da die ersten Komplementärflächen 180, 180' aber zusätzlich noch in Radialrichtung 190, 190', radial nach außen orientiert sind, sind die beiden ersten Komplementärflächen 180, 180' der beiden äußeren Profilringe 110, 110' zueinander V-förmig angeordnet, wobei die Öffnung der V-förmige Anordnung in Radialrichtung 190, radial nach außen orientiert ist.
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Es ist jedoch auch denkbar, dass das erste Querschnittsprofil 130, 130' nicht trapezförmig sondern dreieckig ausgebildet ist, wobei die kleine, kurze Grundseite 140, 140' im Wesentlichen als Spitze oder abgerundete Spitze ausgebildet ist. Zudem können, wie in 1 gezeigt, die Ecken des ersten Querschnittsprofils 130, 130' abgerundet ausgebildet sein.
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Die beiden inneren Profilringe 120, 120' weisen ein zweites Querschnittsprofil 200, 200' auf. Dieses zweite Querschnittsprofil 200, 200' ist seines grundlegenden Basisprofils nach ebenfalls trapezförmig bzw. in einer Sonderform als Dreieck ausgebildet. Dabei wird ebenfalls durch einen ersten Trapezschenkel 210, 210' des zweiten Querschnittsprofils 200, 200' eine zweite Komplementärfläche 220, 220' ausgebildet, die komplementär zur ersten Komplementärfläche 180, 180' ausgebildet ist. Dabei ist bei der in der 1 gezeigten Ausführungsform die zweite Komplementärfläche 220, 220' in Axialrichtung 160 axial nach außen orientiert und demzufolge zumindest teilweise in Richtung der äußeren Profilringe 110, 110'. Des Weiteren ist die zweite Komplementärfläche 220, 220' zusätzlich auch in Radialrichtung 190 radial nach innen orientiert, sodass die beiden Komplementärflächen 180, 180', 220, 220', da komplementär zueinander ausgebildet, in Wirkverbindung zueinander treten können.
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Des Weiteren weist der innere Profilring 120, 120' eine Aussparung 230, 230' auf, deren Öffnung 240, 240' zumindest teilweise axial nach innen orientiert ist und demzufolge in Richtung des jeweilig gegenüberliegenden inneren Profilringes 120, 120' angeordnet ist. In Einbaulage bilden somit die zwei Aussparungen 230, 230' der inneren Profilringe 120, 120' eine mittige Kavität 250 aus, deren Kavitätsöffnung 260 in Radialrichtung 190 radial nach innen orientiert ist. In dieser mittigen Kavität 250 kann zumindest ein Dichtring 270, 270' angeordnet sein.
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Ein zweiter Trapezschenkel 280, 280' des ersten Querschnittsprofils 130, 130' kann dabei eine zumindest teilweise in Radialrichtung 190 axial nach außen orientierte Dichtfläche 290, 290' aufweisen. Mittels einer derartigen Dichtfläche 290, 290' kann eine beispielsweise vorwiegend axiale Dichtfläche ausgebildet werden.
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Es kann ebenfalls ein Führungsring 300 in der mittigen Kavität 250 eingesetzt sein, sowie es auch denkbar ist, dass beispielsweise zwei Dichtringe 270, 270' in der mittigen Kavität angeordnet sind.
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Es ist beispielsweise, wie in 2 gezeigt, auch denkbar, dass die beiden Komplementärflächenpaare 180, 220; 180', 220' derartig zueinander orientiert sind, dass sie ebenfalls in einer V-förmigen Anordnung zueinander ausgerichtet sind, wobei jedoch die Öffnung der V-förmigen Anordnung in Radialrichtung 190 radial nach innen orientiert ist. Demzufolge sind die ersten Komplementärflächen 180, 180' zumindest teilweise radial nach innen orientiert, während die zweiten Komplementärflächen 220, 220' zumindest teilweise radial nach außen orientiert sind.
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Dabei wird eine in Axialrichtung 160 gerichtete Orientierung in Abhängigkeit von der mittigen Kavität 250 definiert. Wie schon vorstehend ausgeführt, ist demzufolge eine in Axialrichtung 160 axial nach innen gerichtete Orientierung hin zu der mittigen Kavität 250 orientiert, während eine in Axialrichtung 160 axial nach außen gerichtete Orientierung weg von der mittigen Kavität 250 orientiert ist.
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Ein in der 3 gezeigtes Dichtsystem 310 weist eine Dichtvorrichtung 100 auf, die mit einer Spannvorrichtung 320 dichtend verspannt ist. Dabei kann die Spannvorrichtung 320 als Schraubverbindung ausgebildet sein. Ein erster Leitungsabschnitt 330 weist dabei ein Rohrende 340 auf, während ein zweiter Leitungsabschnitt 350 mit einem Schiebesitz 360 ausgestattet ist, der an dem zweiten Leitungsabschnitt 350 endständig angeordnet ist. In Einbaulage ist der erste Leitungsabschnitt 330 mit seinem Rohrende 340 in den Schiebesitz 360 des zweiten Leitungsabschnitts 350 eingesteckt. Dabei kann der Schiebesitz 360 zumindest teilweise durch die Dichtvorrichtung 100 bzw. das Dichtsystem 310 ausgebildet sein. An dem zweiten Leitungsabschnitt 350 kann eine Dichtfläche 370 ausgebildet sein, die zusammen mit der Dichtfläche 290 des äußeren Profilringes 120 eine erste axiale Dichtfunktionalität 380 ausbildet. Zudem können die Komplementärflächenpaare 180, 220; 180', 220' als weitere Dichtfunktionalitäten 390, 390' ausgebildet sein. Diese weiteren Dichtfunktionalitäten 390, 390' können anteilweise axial und anteilweise radial ausgebildet sein. Zu dem Rohrende 340 kann zumindest ein Dichtring 270, 270' eine erste radiale Dichtfunktionalität 400, 400' ausbilden.
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Zudem kann der zumindest eine Dichtring 270, 270' zu einem inneren Profilring 120, 120' zumindest eine zweite axiale Dichtstelle 410, 410' ausbilden. Weiter ist es denkbar, dass der zumindest eine Dichtring 270, 270' zumindest eine dritte axiale Dichtfunktionalität 420, 420' zu dem Führungsring 300 und/oder zumindest eine zweite radiale Dichtfunktionalität 430, 430' zu dem Führungsring 300 ausbildet.
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In 4 ist eine gesteckte Fluidleitung 440 dargestellt, die einen ersten Leitungsabschnitt 330 mit einem zweiten Leitungsabschnitt 350 über ein Dichtsystem 310 dichtend verbindet, das eine Spannvorrichtung 320 und eine Dichtvorrichtung 100 aufweist. Eine derartig gesteckte Fluidleitung 440 weist eine hohe Toleranz gegenüber Leitungsabschnitten 330, 350 auf, die nicht exakt, sondern unter einem Axialversatz, Radialversatz und/oder Winkelversatz zueinander angeordnet sind. So ist in der Ausführungsform gemäß 4 die Mittellinie 450 des ersten Leitungsabschnittes 330 unter einem Winkelversatz β zu der Mittellinie 460 des zweiten Leitungsabschnittes 350 angeordnet. Demzufolge sind die beiden Mittellinien 450, 460 nicht parallel zueinander angeordnet. Zudem können, auch wenn die Mittellinien 450, 460 parallel zueinander angeordnet sind, dieselben nicht deckungsgleich angeordnet sein, da ein Radialversatz der Mittellinien 330, 350 in Radialrichtung 190 auftreten kann. Sowohl der Radialversatz, als auch der Winkelversatz können durch ein derartiges Dichtsystem 310 bzw. eine derartige Dichtvorrichtung 100 kompensiert werden. Zudem lässt das Dichtsystem 310 bzw. die Dichtvorrichtung 100 auch eine thermische oder dynamische Bewegung der Leitungsabschnitte 330, 350 in Axialrichtung 160 zu, da das Dichtsystem 310 bzw. die Dichtvorrichtung 100 als Schiebesitz 360 ausgebildet ist. Somit kann auch bei der Montage ein Axialversatz der Leitungsabschnitte 330, 350 zueinander durch das Dichtsystem 310 bzw. die Dichtvorrichtung 100 kompensiert werden.
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Dabei kann die Radialrichtung 190 bei den Leitungsabschnitten 330, 350 in Bezug auf deren Mittellinien 450, 460 bestimmt werden, wie vorstehend beschrieben. Es ist aber auch zulässig, die Radialrichtung 190 im Falle der Profilringe 110, 110', 120, 120', sowie im Falle des Führungsrings 300 in Bezug auf deren, in der 4 nicht gezeigten, Mittellinien zu bestimmen.
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Die Komplementärflächen 180, 180', 220, 220' können zudem unter einem spitzen Winkel schräg zur Axialrichtung 160 bzw. zu den Mittellinien 450, 460 angeordnet sein, wobei der spitze Winkel α einen Wert von 20° bis 70° einnehmen kann. Des Weiteren ist es denkbar, dass der spitze Winkel α einen Wert von 30° bis 60°, insbesondere von 35° bis 55°, gegebenenfalls von 40° bis 50° und beispielsweise von 42° bis 48° einnehmen kann.
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Die in den 5A bis 5D dargestellten Ausführungsformen der Dichtvorrichtung 100 können in der mittigen Kavität 250 zwei Dichtringe 270, 270' angeordnet haben, wie in den 5A bis 5C dargestellt, oder mit nur einem Dichtring 270 ausgestattet sein, wie in der 5D gezeigt. Dabei kann der jeweilige Dichtring 270, 270' als C-Ring ausgebildet sein, wie in den 5A bis 5D dargestellt, als O-Ring oder dergleichen. Ist nur ein Dichtring 270, wie in 5D dargestellt, in der mittigen Kavität 250 angeordnet, so kann der Dichtring, beispielsweise als C-Dichtring ausgebildet, mit seiner Ringöffnung 470 zur Fluidseite 480 hin orientiert sein. Dabei versteht man unter der Fluidseite 480 diejenige Seite, gegebenenfalls ausgehend von der mittigen Kavität 250, auf der die Dichtvorrichtung 100 mit dem Fluid, das in der gesteckten Fluidleitung 440 geführt wird, in Berührung kommt. Es ist aber auch denkbar, dass bei nur einem in der mittigen Kavität 250 angeordneten Dichtring 270 der Dichtring 270 mit seiner Ringöffnung 470 weg von der Fluidseite 480 orientiert ist.
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Sind in der mittigen Kavität 250 zwei Dichtringe 270, 270' angeordnet, so können die Dichtringe 270, 270', wie in 5A gezeigt, hinsichtlich ihrer Ringöffnungen 470, 470' gleichsinnig orientiert angeordnet sein oder gegensinnig orientiert, wie in den 5B, 5C dargestellt. Dabei ist es denkbar, dass die Dichtringe 270, 270' mit ihren Ringöffnungen 470, 470' beide in Richtung zur Fluidseite 480 orientiert sind, wie beispielsweise in 5A gezeigt, oder mit ihren Ringöffnungen 470, 470' von der Fluidseite 480 weg orientiert. Bei einer gegensinnigen Orientierung der Dichtringe 270, 270' können die Dichtringe 270, 270' mit ihren Ringöffnungen 470, 470' zueinander orientiert sein, wie beispielsweise in 5C gezeigt, oder die Ringöffnungen 470, 470' können von den Dichtringen 270, 270' wegorientiert sein, wie beispielsweise 5B dargestellt.
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Wie in den 5A bis 5D gezeigt, können die äußeren Profilringe 110, 110' gleich ausgebildet sein. Dasselbe ist denkbar für die inneren Profilringe 120, 120'. Sind die äußeren Profilringe und die inneren Profilringe zueinander gleich ausgebildet, so sind in diesem Fall auch die Komplementärflächen 180, 180', 220, 220' spiegelbildsymmetrisch zueinander angeordnet. Dabei ist es denkbar, dass die äußeren Profilringe 110, 110' und die inneren Profilringe 120, 120' zueinander unterschiedlich ausgebildet sind, und das trotz spiegelbildsymmetrischer Ausbildung der Komplementärflächen 180, 180', 220, 220'.
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In allen 5A–5D ist die mittige Kavität 250 mit einem rechteckigen Querschnittsprofil ausstattet. Es ist aber auch denkbar, dass die mittige Kavität 250, wie nicht dargestellt, ein sich radial nach innen aufweitendes, insbesondere trapezförmiges Querschnittsprofil, ein kugelförmiges Querschnittsprofil, ein zumindest abschnittsweise elliptisches Querschnittsprofil oder ein zumindest abschnittsweise ovales Querschnittsprofil aufweist. Zwischen den inneren Profilringen 120, 120' kann eine oberhalb der mittigen Kavität 250 angeordnete Lücke 490 ausgebildet sein, die nach Verspannung in Einbaulage zumindest geringer dimensioniert ist oder ganz geschlossen sein kann.
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Wie in 5A gezeigt, kann beispielsweise die Dichtfläche 290, 290' mit einem Kammprofil 500, 500' bzw. einem Riffelprofil ausgestattet sein. Es ist aber auch denkbar, dass die erste Komplementärfläche 180, 180' und/oder die zweite Komplementärfläche 220, 220' mit einem derartigen Kammprofil bzw. Riffelprofil ausgestattet ist. Ebenso ist es denkbar, dass zumindest abschnittsweise die innere Oberfläche der Kavität 250 mit einem Kammprofil bzw. Riffelprofil ausgestattet ist.
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In der mittigen Kavität 250 kann zudem noch ein Führungsring 300 angeordnet sein, der, wie in 5A gezeigt, ein T-förmiges Querschnittsprofil aufweist. Bei einem T-förmigen Querschnittsprofil sind zweckmäßigerweise in der mittigen Kavität 250 zwei Dichtringe 270, 270' vorgesehen, die durch den Führungsring 300 voneinander getrennt angeordnet sind und zugleich von dem Führungsring 300 umgebend positioniert werden. Es ist aber auch denkbar, dass der Führungsring 300 ein axial orientiertes, im Wesentlichen rechteckiges Querschnittsprofil aufweist. In diesem Fall können in der mittigen Kavität zwei Dichtringe 270, 270' angeordnet sein, wie beispielsweise in 5B gezeigt, oder es ist denkbar, dass bei einem axial orientierten, im Wesentlichen rechteckigen, Querschnittsprofil nur ein Dichtring 270 in der mittigen Kavität und umgebend von dem Dichtring 270 angeordnet ist. Zudem kann der Führungsring 300 zumindest eine Nut 510, 510' aufweisen, wie beispielsweise in 5B gezeigt, mit der der zumindest eine Dichtring 270 fixiert bzw. geführt werden kann. Des Weiteren ist es denkbar, dass der Führungsring 300 ein radial orientiertes, im Wesentlichen rechteckiges Querschnittsprofil aufweist. In diesem Fall können wieder durch den Führungsring 300 in der mittigen Kavität 250 zwei Dichtringe 270, 270' voneinander getrennt angeordnet werden, wie beispielsweise in 5C gezeigt.
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Sämtliche in den 5A bis 5D gezeigten Ausführungsformen können in beliebiger Weise zueinander kombiniert werden und alternativ oder zusätzlich mit einer V-förmigen Anordnung der Komplementärflächen 180, 180', 220, 220' gemäß der 2 kombiniert werden.
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In den 6A bis 6C sind verschiedene Ausführungsformen des Dichtsystems 310 dargestellt. Dabei ist die jeweilige Spannvorrichtung 320 des Dichtsystems 310 als Schraubverbindung ausgebildet. Dabei weist die Schraubverbindung 320 gemäß der Ausführungsform der 6A auf dem zweiten Leitungsabschnitt ein Außengewinde 520 auf, das mit einem Innengewinde 530 der Spannvorrichtung 320 verschraubt werden kann, so dass die Dichtvorrichtung 100 dichtend verspannt werden kann. Es ist aber auch denkbar, dass die Spannvorrichtung 320 als Schraubverbindung derart ausgebildet ist, dass an dem zweiten Leitungsabschnitt 350 ein Innengewinde 540 ausgebildet ist, das mit einem Außengewinde 550 der Spannvorrichtung 320 verschraubt werden kann, damit die Dichtvorrichtung 100 dichtend verspannt werden kann. Dabei ist die in der 6C gezeigte Spannvorrichtung 320 analog zur Spannvorrichtung 320 der 6B ausgebildet.
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Wird nun mittels der Spannvorrichtung 320 die Dichtvorrichtung 100 verspannt, so richten sich die äußeren Profilringe 110, 110' und die inneren Profilringe 120, 120' zueinander derart aus, dass sowohl der erste Leitungsabschnitt 330, als auch der zweite Leitungsabschnitt 350 im Wesentlichen spannungsfrei verbaut sind. Zusätzlich dazu werden aufgrund der Verspannung die äußeren Profilringe 110, 110' auf die inneren Profilringe 120, 120' gedrückt und demzufolge die inneren Profilringe 120, 120' zusammengepresst. Da zwischen den inneren Profilringen eine Lücke 490 vorgesehen ist und aufgrund des Zusammenpressens der inneren Profilringe 120, 120' wird der zumindest eine Dichtring 270, 270', der in der mittigen Kavität 250 angeordnet ist, derart verformt, dass sich die zuvor beschriebenen Dichtstellen 380, 390, 390', 400, 400', 410, 410', 420, 420', 430, 430' ausbilden können.
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Zudem kann, wie in 6C dargestellt, an den inneren Profilringen 120, 120' eine Zentrierhilfe vorgesehen sein, die als an den inneren Profilringen 120, 120' radial nach innen angeordnete und axial nach außen verlaufende Stege 560, 560' ausgebildet sind. Dadurch entsteht an den inneren Profilringen 120, 120' eine radial und axial nach außen orientierte Aussparung, in die die äußeren Profilringe 120, 120' eingreifen können. Eine derartige Zentrierhilfe erleichtert eine Aufstecken des Dichtsystems auf den ersten Leitungsabschnitt 330 bzw. eine Montage der gesteckten Fluidleitung.
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In den 7A bis 7D ist die Kompensationsfähigkeit der gestreckten Fluidleitung 440 in Axialrichtung 160 sowie in Radialrichtung 190 und hinsichtlich eines Winkelversatzes der Mittellinie 450 zur Mittellinie 460 dargestellt. Ist der erste Leitungsabschnitt 330 zu dem zweiten Leitungsabschnitt 350 optimal ausgerichtet, so sind üblicherweise die beiden Mittellinien 450 und 460 deckungsgleich angeordnet, wie in 7A dargestellt. In diesem Fall ist aufgrund des Schiebesitzes 360, der zumindest teilweise aus dem Dichtsystem 310 bzw. der Dichtvorrichtung 100 ausgebildet wird, eine Verschiebung der beiden Leitungsabschnitte 330 und 350 in Axialrichtung 160 zueinander möglich. Dadurch lassen sich in Axialrichtung 160 dynamische Bewegungen oder durch thermische Ausdehnung bedingte Bewegungen kompensieren oder Montage und/oder Produktionstoleranzen.
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Ist aber aufgrund von Produktionstoleranzen oder Montagetoleranzen der erste Leitungsabschnitt 330 unter einem Winkelversatz β zu dem zweiten Leitungsabschnitt 350 angeordnet, so richtet sich die Dichtvorrichtung 100, wie in 7b abgebildet, derart aus, dass die Leitungsabschnitte 330 und 350 zueinander spannungsfrei mittels des Dichtsystems 310 bzw. der Spannvorrichtung 320 verbunden werden können. In diesem Fall ist zwar die Dichtvorrichtung 100 bzw. das Dichtsystem 310 mittels der Spannvorrichtung 320 derart gespannt, dass die Dichtvorrichtung 100 den Innenraum der gesteckten Fluidleitung 440 gegenüber der Umgebung abdichtet. Jedoch ist der erste Leitungsabschnitt 330 und der zweite Leitungsabschnitt 350 nicht mit Spannung beaufschlagt, da der Winkelversatz β der Leitungsabschnitte 330, 350 zueinander durch die Dichtvorrichtung 100 bzw. das Dichtsystem 310 kompensiert wird.
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Es kann aber auch, wie in 7D gezeigt, der erste Leitungsabschnitt 330 zu dem zweiten Leitungsabschnitt in Radialrichtung 190 zueinander verschoben angeordnet sein. Demzufolge richtet sich die Dichtvorrichtung 100 in Radialrichtung derartig aus, dass die Leitungsabschnitte 330, 350 zueinander keine Spannung aufeinander ausüben. In diesem Fall sind die Mittellinien 450, 460 zwar noch parallel angeordnet, aber nicht deckungsgleich zueinander.
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Tritt sowohl ein Radialversatz gemäß der 7D, als auch ein Winkelversatz β gemäß der 7B auf, so richtet sich die Dichtvorrichtung 100 gemäß der 7C aus. In diesem Fall wird durch die Dichtvorrichtung 100 bzw. das Dichtsystem 310 der Winkelversatz β, als auch der Radialversatz gemäß der 7D für die Leitungsabschnitte 330, 350 spannungsfrei kompensiert werden kann.
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In den 8A–8D wird ein mögliches Verfahren dargestellt, mit dem die gesteckte Fluidleitung 440 montiert werden kann. Zur Vormontage wird, wie in 8A gezeigt, die Dichtvorrichtung 100 mit der Spannvorrichtung 320 zu dem Dichtsystem 310 zusammengesetzt. Dieses wird dann auf das Rohrende 340 des ersten Leitungsabschnittes 330 aufgesteckt. Die so vormontierten Leitungsabschnitte 330, 350 können dann, beispielsweise im Falle einer gesteckten Abgasleitung, mit ihren Flanschen 570 auf Zylinderköpfe eine nicht dargestellten Brennkrafmaschine montiert werden. Dabei kann sich während der Montage der jeweilige Leitungsabschnitt 330 zudem jeweiligen nachfolgenden Leitungsabschnitt 350 spannungsfrei, wie in 8B gezeigt, ausrichten. Dabei ist das Dichtsystem 310 zwar auf das jeweilige Rohrende 340 aufgesteckt, jedoch noch nicht mit dem zweiten Leitungsabschnitt 350 verbunden.
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Bei der Endmontage und nach der Montage bzw. Ausrichtung der Leitungsabschnitte 330, 350 wird in einem letzten Schritt das jeweilige Dichtsystem 310 mittels einer Spannvorrichtung 320 mit dem jeweiligen zweiten Leitungsabschnitt 350 verspannt, wie in 8C gezeigt und im Falle der als Schraubverbindung ausgebildeten Spannvorrichtung 320 mit dem zweiten Leitungsabschnitt 350 verschraubt. Da sich dabei die Dichtvorrichtung 100 derartig ausgerichtet, dass sowohl ein Winkelversatz β, als auch ein Radialversatz der Leitungsabschnitte 330, 350 zueinander für die Leitungsabschnitte 330, 350 spannungsfrei kompensiert werden kann. Damit kann durch das Dichtsystem 310 nicht nur der jeweilige Versatz kompensiert werden, sondern vorteilhaft eine Spannungsbeaufschlagung der einzelnen Leitungsabschnitte 330, 350 bei der Endmontage vermieden werden. In dem dann montierten Zustand ist zudem aufgrund des Schiebesitzes 360 eine Kompensation von thermischen oder dynamischen Bewegungen der Leitungsabschnitte 330, 350 zueinander in Axialrichtung 160 möglich.
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Als eine Möglichkeit, die als Schraubverbindung ausgebildete Spannvorrichtung 320 mit dem zweiten Leitungsabschnitt 350 zu verschrauben, wird ein Werkzeug 580 vorgeschlagen, das als Hakenschlüssel ausgebildet ist, wobei der Hakenschlüssel mit Öffnungen 590 der Spannvorrichtung 320 in Wirkverbindung treten kann. Dabei kann ein derartiger Hakenschlüssel beispielsweise gemäß der DIN 1810-A25-28 ausgebildet sein.
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Ist zudem die Spannvorrichtung 320 mit einem Innengewinde 530 ausgestattet, kann zumindest eine Öffnung 590 in Spannrichtung 600 endständig an der Spannvorrichtung 320 positioniert sein und/oder zumindest eine Öffnung 590 entgegen der Spannrichtung 600 endständig an der Spannvorrichtung 320 positioniert sein und/oder mittig an der Spannvorrichtung 320 positioniert sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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