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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befestigen einer Leitung mit einem Grundkörper, mit einem Dichteinsatz und mit einer Überwurfmutter, wobei die Überwurfmutter im Betriebszustand den Dichteinsatz radial zur Längsachse der Vorrichtung mit Orientierung zur Leitung und in Richtung der Längsachse mit Orientierung zum Grundkörper derart mit Kraft beaufschlagt, dass der Dichteinsatz auf die Leitung gepresst ist und diese hält und dichtet, wobei der Dichteinsatz einen Innenteil und einen Außenteil umfasst.
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Leitungen können schlauchförmig sein und zum Stoff- oder Gastransport dienen oder es kann sich um elektrische Leitungen handeln, insbesondere um solche, die mehrere Kabel enthalten. Derartige Leitungen werden an Behälter, Gehäuse, elektrische Geräte und Einrichtungen, wie Maschinen und Schaltschränken, angeschlossen. Die Vorrichtungen, die die Leitungen befestigen, werden üblicherweise als Kabelverschraubung oder Schlauchverschraubung bezeichnet. Sie werden innerhalb von Öffnungen in der Wand eines Maschinengehäuses oder Behälters oder Schaltschrankes oder dgl. befestigt. Die Leitung wird durch die Vorrichtung hindurchgeführt und wird durch diese gehalten, gegen Zugkräfte gesichert und entlastet sowie gegen Feuchtigkeit, Spritzwasser im Gehäuse und Staub abgedichtet.
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Zum Halten und Dichten der Leitung verfügt die Vorrichtung über einen Dichteinsatz, der im Betriebszustand über einen Innenkonus der Überwurfmutter während des Aufschraubens auf den Grundkörper mit Kraft beaufschlagt wird und auf die Leitung gepresst wird. Bei der Presskraftbeaufschlagung verringert der Dichteinsatz den Innenquerschnitt, was eine Festlegung von Leitungen mit verschiedenen Querschnittsabmessungen ermöglicht.
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Ein Dichteinsatz, der ein Innenteil und ein Außenteil umfasst, ist bspw. aus der Druckschrift
EP 1 675 244 B1 bekannt. Grundsätzlich dient der Innenteil dazu, den Dichteinsatz für eine noch größere Variation an verschiedenen Leitungsquerschnittsabmessungen anwendbar zu gestalten. Mit einem Innenteil ausgestattet ist der Dichteinsatz für Leitungen mit geringeren Querschnittsabmessungen anwendbar. Sollen stärkere Leitungen befestigt werden, entfernt man den Innenteil und erhält einen größeren Dichteinsatz-Querschnitt, der dann durch den Außenteil des Dichteinsatzes definiert ist.
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Die Druckschrift
EP 1 675 244 B1 zeigt einen Dichteinsatz, dessen Innenteil und dessen Außenteil über eine dünnwandige Trennstelle eine bündige Stirnfläche an der der Überwurfmutter zugewandten Seite ausbilden. An der dem Grundkörper zugewandten Seite überragt der Innenteil den Außenteil, allerdings nur im Ruhezustand. Im Betriebszustand schließt der Innenteil mit dem Außenteil bündig ab. Anliegen der Druckschrift
EP 1 675 244 B1 ist eine leichtgängige Betätigung der Vorrichtung durch eine besondere Gestaltung der Kontaktflächen des Dichteinsatzes und der Überwurfmutter. Im Hinblick auf eine Verschiebung des Innenteils gegenüber dem Außenteil bei auftretenden hohen Zugkräften an der Leitung bietet die dünnwandige Trennstelle kaum Widerstand, so dass die Gefahr besteht, dass die Dichtwirkung des Innenteils an dem Kontaktbereich zur Leitungsoberfläche verschlechtert wird.
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Auch aus der Druckschrift
DE 203 18 747 U1 ist eine Kabelverschraubung mit einem aus Außen- und Innenteil aufgebauten Dichteinsatz bekannt. Auch hier sollen verschiedene Querschnittsabmessungen von Leitungen realisiert werden, indem im Bedarfsfall der Innenteil entfernt wird. Der Außenteil und der Innenteil schließen in axialer Richtung an beiden Enden bündig ab. Zur Erschwerung des Herausziehens des Innenteils aus dem Außenteil beim Auftreten hoher Zugkräfte an der befestigten Leitung sind zwischen Außen- und Innenteil Umfangsprofilierungen vorgesehen. Eine echte Verschiebesicherung ist nicht erreichbar. Bei einer einstückigen Ausführung des Dichteinsatzes kann die Profilierung schwer bis gar nicht umgesetzt werden, da die Profilierungen dann so klein dimensioniert sind, dass sie gar keine Wirkung mehr zeigen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der in Rede stehenden Art anzugeben, die die Dicht- und Zugentlastungswirkung des Innenteils des Dichteinsatzes bezüglich der Leitung verbessert.
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Die voranstehende Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Danach ist eine Vorrichtung der in Rede stehenden Art derart ausgestaltet, dass der Innenteil des Dichteinsatzes einen Bereich aufweist, der von dem Außenteil mit Orientierung zur Überwurfmutter abragt.
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Ausgehend vom Stand der Technik ist zunächst erkannt worden, dass es bei hohen Zugkräften an der Leitung zu einer Verschiebung des Innenteils kommen kann und dabei die Dicht- und Zugentlastungswirkung des Innenteils in Bezug auf die Leitung verschlechtert wird. Weiter ist erkannt worden, dass die aus dem Stand der technik bekannten Profilierungen oder Trennstellen die Verschiebung des Innenteils nicht wirksam ausschließen können. Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass eine Verschiebesicherung im Betriebszustand ausbildbar ist, wenn der Innenteil mit Orientierung zur Überwurfmutter von dem Außenteil abragt bzw. über dieses hinaus reicht.
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Im unbelasteten Ruhezustand treten keine eine Verschiebung verursachenden Kräfte auf. Im Betriebszustand jedoch wirkt der Innenkonus der Überwurfmutter auf den Dichteinsatz, derart, dass der abragende Bereich des Innenteils und der Stirnflächenbereich des Außenteils in Kontakt treten und eine wirksame Verschiebesicherung in axialer Richtung zumindest mit Orientierung zum Grundkörper hergestellt wird.
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In Bezug auf den Außenteil ist einerseits von „Stirnfläche”, andererseits von „Stirnflächenbereich” die Rede. Im Ruhezustand weist der Außenteil eine definierte Stirnfläche auf. Im Betriebszustand erfolgt eine Verformung des Dichteinsatzes und die Stirnfläche kann sich wölben und verliert an Präzision. Deshalb wird zur Beschreibung der verformten Stirnfläche des Außenteils der Begriff „Stirnflächenbereich” eingeführt.
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Während des Betriebszustandes könnte sich der abragende Bereich des Innenteils abgewinkelt, zur Längsachse der Vorrichtung erstrecken. Die Längsachse der Vorrichtung ist in der Regel identisch mit der Längsachse der Leitung. Der abragende Bereich des Innenteils wird dabei so bewegt, dass er von der Leitung weg weist. Der an den abragenden Bereich anschließende Bereich des Innenteils wird dagegen an die Leitungsoberfläche angedrückt. Dies resultiert aus der Druckkraft des Innenkonus der Überwurfmutter auf den Außenteil des Dichteinsatzes, der wiederum auf den Innenteil einwirkt. In welcher Art der abragende Bereich des Innenteils während des Anziehens der Überwurfmutter von der Leitung weg weist, wird von der Formgebung und den Materialeigenschaften des Dichteinsatzes sowie der Krafteinwirkung durch die Überwurfmutter beeinflusst.
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Der Außenteil des Dichteinsatzes könnte im Betriebszustand einen Stirnflächenbereich ausbilden, der im Betriebszustand von dem von der Leitung wegweisenden abragenden Bereich des Innenteils zumindest geringfügig kontaktiert ist, so dass eine axiale Verschiebesicherung in Richtung des Grundkörpers ausgebildet ist. Das sich unter der Einwirkung des Innenkonus der Überwurfmutter verformende Außenteil des Dichteinsatzes könnte quasi einen Widerstand bieten, an den sich der von der Leitung wegweisende abragende Bereich des Innenteils im Falle des Angriffes größerer Zugkräfte an der Leitung anlegt und so die Verschiebesicherung in axialer Richtung realisiert.
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Weiterführend könnte an den Kontaktflächen des abragenden Bereichs des Innenteils und des Stirnflächenbereiches des Außenteils ein Kraft- und/oder Stoffschluss stattfinden, so dass die axiale Verschiebesicherung auch in Richtung der Überwurfmutter gewährleistet ist. Auf diese Weise wird die Dicht- und Zugentlastungswirkung des Innenteils des Dichteinsatzes bezüglich der Leitung weiter verbessert und es kommt nicht zur ungewollten Ablösung des Innenteils vom Außenteil des Dichteinsatzes, unabhängig davon, in welcher Richtung Zugkräfte auf die Leitung einwirken.
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Der Innenteil könnte eine im Wesentlichen hohlzylindrische Formgebung aufweisen. Ein häufiger Anwendungsfall ist ein Innenteil in Form einer Hülse, die für Leitungen mit kreisförmigem Querschnitt geeignet ist. Auch der Außenteil könnte in bekannter Weise als hohlzylindrisches Bauteil vorliegen, das an der Außenoberfläche eine Abstufung zur Ausbildung einer Anlagefläche aufweist, die mit der der Überwurfmutter zugewandten Stirnfläche des Grundkörpers korrespondiert.
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Im Hinblick auf eine wirtschaftliche und funktionstüchtige Bauform der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Innenteil eine Längenabmessung aufweist, die ca. ein Drittel bis ca. die Hälfte der Längenabmessung des Außenteils ausmacht. Die Funktionstüchtigkeit der axialen Verschiebesicherung könnte bereits erreicht werden, wenn der abragende Bereich nur geringfügig von der durch die Stirnfläche des Außenteils im Ruhezustand aufgespannten Ebene abragt. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei Leitungsdurchmesser von ca. 1 cm bis ca. 2 cm abgedeckt werden können, könnte bei einer Dichteinsatzgesamtlänge von ca. 2 cm die Längenabmessung des Außenteils ca. 1,8 cm, die Längenabmessung des Innenteils ca. 1,1 cm betragen, wobei ca. 0,2 cm auf den abragenden Bereich entfallen und sich ca. 0,9 cm innerhalb des Außenteils erstrecken. Die Abmessungen stehen beispielhaft und zeigen die Dimensionen in etwa. Je nach Materialeigenschaften und Krafteinwirkung durch den Innenkonus der Überwurfmutter könnte der abragende Bereich auch kürzer gewählt werden oder auch eine Optimierung des Materialaufwandes desjenigen Bereiches des sich innerhalb des Außenteils erstreckenden Innenteils stattfinden, der im Betriebszustand gegen die Leitung gepresst ist.
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Der Grund, warum der Innenteil des Dichteinsatzes der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht genauso lang ist wie der Außenteil, liegt darin, dass die gegenüber der Leitung wirksame Pressverformung des Dichteinsatzes dort stattfindet, wo der Innenkonus der Überwurfmutter wirkt. Die zum Wirkbereich benachbarten Bereiche bewegen sich nicht auf die Leitung zu. Im Fall des abragenden Bereiches des Innenteils wird dies erfindungsgemäß zur Realisierung der Verschiebesicherung ausgenutzt. Der zum Wirkbereich benachbarte Bereich des Innenteils im Inneren des Außenteils wird nicht an die Leitung gepresst und kann deshalb eine kürzere Längenabmessung aufweisen. Dies geht mit einer vorteilhaften Materialersparnis und Kostenverschlankung einher.
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Der Dichteinsatz könnte so aufgebaut sein, dass der Innenteil und der Außenteil des Dichteinsatzes als separate Bauteile vorliegen, die kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssig, bspw. über kleinformatige Kontaktstellen, miteinander verbunden sind. Diese Verbindung ist zu lösen, wenn eine Querschnittsvergrößerung stattfinden soll und dazu der Innenteil eliminiert wird. Alternativ und für sich bekannt könnten der Innenteil und der Außenteil des Dichteinsatzes einstückig ausgebildet sein. Dabei könnten der Innenteil und der Außenteil durch eine Trennstelle miteinander verbunden sein. In der Praxis hat sich eine dünnwandige Trennstelle im Sinne einer Soll-Bruchstelle bewährt, die dann zerstört wird, wenn der Innenteil entfernt werden soll.
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Damit für eine Werkzeug eine gute Erreichbarkeit der Trennstelle gewährleistet ist, könnte diese gut zugänglich benachbart zur Stirnfläche des Außenteils angeordnet sein und sich radial zur Längsachse, zwischen der Außenoberfläche des Innenteils und der Innenoberfläche des Außenteils erstrecken. Dabei könnte die Trennstelle bündig mit der im Ruhezustand definierten Stirnfläche des Außenteils abschließen oder – bevorzugt – geringfügig zurückgesetzt sein und sich geschützt komplett im Inneren des Dichteinsatzes erstrecken.
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In fertigungstechnischer Hinsicht könnte es vorteilhaft sein, wenn zwischen dem Innenteil und dem Außenteil des Dichteinsatzes zumindest bereichsweise ein Abstand vorgesehen ist, der gerade oder konisch ausgebildet ist. Die Ausgestaltung des Abstandes hat Einfluss auf die Beschaffenheit von Werkzeugen, die bspw. im Spritzgussverfahren eingesetzt werden, und auf die Effizienz der Herstellungsverfahren. Bei einem konischen Abstand ist ein Werkzeug mit einem hohlkegelstumpfförmigen abstandserzeugenden Abschnitt erforderlich. Bei einem zylindrischen Abstand ist ein Werkzeug mit einem hohlzylindrischen abstandserzeugenden Abschnitt erforderlich.
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Gerade im Hinblick auf die Verformungseigenschaften von Innenteil und Außenteil während des Aufschraubens der Überwurfmutter ist die Materialfrage von besonderer Bedeutung. Der Innenteil und der Außenteil des Dichteinsatzes könnten aus demselben Material oder aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sein. Bei der Herstellung aus demselben Material haben sich Materialien, wie bspw. thermoplastisches Elastomer, Silikon, vulkanisiertes Silikon, Gummi, Kautschuk als vorteilhaft erwiesen. Bei der Anwendung unterschiedlicher Materialien könnten derartige Materialien ebenfalls Verwendung finden, die beispielsweise hinsichtlich des Härtegrades und damit hinsichtlich des Verformungsverhaltens von Innen- und Außenteils differieren könnten. Es könnte vorteilhaft sein, den Innenteil stabiler, den Außenteil weniger stabil zu gestalten. Dies könnte sich positiv auf die Bereitstellung des Stirnflächenbereiches des Außenteils zur Anlage des abragenden Bereiches des Innenteils in der Betriebsstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auswirken. Außerdem kann das Material unter der Druckeinwirkung Klebeigenschaften entfalten, so dass die Verschiebesicherung auch in Richtung der Überwurfmutter realisiert bzw. verbessert wird. Beispielsweise bei Materialien, wie Elastomeren, tritt die vorbeschriebene Klebwirkung auf.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform könnte der Vorrichtung eine Blindscheibe zum Verschluss des Dichteinsatzes zugeordnet sein, die die Vorrichtung bei Nichtbenutzung gegen Staub und Strahlwasser schützt. Die Blindscheibe kann mittels einer steifen Leitung durchstoßen werden oder mittels eines Werkzeuges entfernt werden, wenn die Vorrichtung zum Einsatz kommt und die Leitung montiert werden soll.
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Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des angeführten Ausführungsbeispiels der Erfindung werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen
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1 in skizzenhafter Darstellung einen Teil eines Längsschnittes der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Zusammenbau im Ruhezustand und
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2 in skizzenhafter Darstellung den Gegenstand aus 2 im Betriebszustand.
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Die 1 und 2 zeigen eine Vorrichtung zum Befestigen einer Leitung 1 mit einem Grundkörper 2, mit einem Dichteinsatz 3 und mit einer Überwurfmutter 4.
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Die Überwurfmutter 4 weist einen zur Leitung 1 hin konvex gewölbten Innenkonus 5 und ein Innengewinde 6 auf, das mit dem Außengewinde 7 des Grundkörpers 2 zusammenwirkt.
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In 1 ist die Vorrichtung im Ruhezustand gezeigt, wobei die Überwurfmutter 4 noch nicht vollständig auf das Außengewinde 7 des Grundkörpers 2 aufgeschraubt ist und noch keine Verpressung des Dichteinsatzes 3 stattfindet.
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In dem in 2 gezeigten Betriebszustand beaufschlagt die Überwurfmutter 4 über ihren Innenkonus 5 den Dichteinsatz 3 radial zur Längsachse A der Vorrichtung mit Orientierung zur Leitung 1 und in Richtung der Längsachse A mit Orientierung zum Grundkörper 2 derart mit Kraft, dass der Dichteinsatz 3 auf die Leitung 1 gepresst ist und diese hält und dichtet.
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Die Längsachse A der Vorrichtung stimmt mit der Längsachse A der Leitung 1 überein.
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Der Dichteinsatz 3 verfügt über einen hohlzylinderförmigen Innenteil 8 und einen Außenteil 9, um die Dichteinsatz für verschiedene Leitungsdurchmesser nutzen zu können. Während der Kraftbeaufschlagung durch den Innenkonus 5 der Überwurfmutter 4 reduziert der Dichteinsatz 3 seinen Innendurchmesser und wird auf die Oberfläche der Leitung 1 gepresst.
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Erfindungsgemäß weist der Innenteil 8 des Dichteinsatzes 3 einen Bereich 10 auf, der von dem Außenteil 9 mit Orientierung zur Überwurfmutter 4 abragt.
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In 2 ist gezeigt, dass der abragende Bereich 10 des Innenteils 8 im Betriebszustand von der Leitung 1 weg weist.
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Der Außenteil 9 weist im Ruhezustand gemäß 1 eine Stirnfläche 11 auf, die im Betriebszustand gemäß 2 durch den auf das Außenteil 9 einwirkenden Innenkonus 5 der Überwurfmutter 4 zu einen Stirnflächenbereich 12 verformt ist. Zusammen mit dem im Betriebszustand von der Leitung 1 wegweisenden abragenden Bereich 10 des Innenteils 8, dem durch den Stirnflächenbereich 12 ein Widerstand gegen Verschieben entgegengesetzt ist, ist eine axiale Verschiebesicherung zumindest in Richtung des Grundkörpers 2 ausgebildet. Mit 13 ist in 2 die Kontaktfläche zwischen Innenteil 8 und Außenteil 9 des Dichteinsatzes 3 bezeichnet. Wie der konvex gewölbte Innenkonus 5 der Überwurfmutter 4 ist auch die Kontaktfläche 13 zur Leitung 1 hin konvex gewölbt. Auch der abragende Bereich 10 ist geringfügig an der Ausbildung der Kontaktfläche 13 beteiligt, was der Verschiebesicherung förderlich ist. Der übrige Teil des abragenden Bereiches 10 zeigt eine Krümmung, die von der Leitung 1 weg orientiert ist und die Verschiebesicherung gemeinsam mit dem Stirnflächenbereich 12 des Außenteils 9 bildet.
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Der Innenteil 8 weist Längenabmessung auf, die ca. die Hälfte der Längenabmessung des Außenteils 9 ausmacht. Der Bereich 10 ragt nur geringfügig von der von der Stirnfläche 11 des Außenteils 9 aufgespannten Ebene ab.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind der Innenteil 8 und der Außenteil 9 des Dichteinsatzes 3 einstückig ausgebildet und über eine dünnwandige Trennstelle 14 miteinander verbunden. Die Trennstelle 14 erstreckt sich benachbart zur Stirnfläche 11 des Außenteils 9, radial zur Längsachse A, zwischen der Außenoberfläche des Innenteils 8 und der Innenoberfläche des Außenteils 9. Im Betriebszustand ist die Trennstelle 14 mit verpresst und geht in die Kontaktfläche 13 ein.
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Zum Ablauf der Verpressung des Dichteinsatzes 3 wird ausgeführt, dass sich die Anpressfläche des Innenteils 8 mit der Erhöhung der Anzahl der Umdrehungen der Überwurfmutter 4 erhöht.
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Im Ruhezustand ist zwischen dem Innenteil 8 und dem Außenteil 9 des Dichteinsatzes 3 ein Abstand 15 vorgesehen, der zylindrisch ausgebildet ist. An der Außenoberfläche des Außenteils 9 ist eine Schulter 16 vorgesehen, die sich an der Stirnfläche 17 des Grundkörpers 2 abstützt. Mit 18 sind Außensechskante der Überwurfmutter 4 und des Grundkörpers 2 bezeichnet, die unterschiedliche Abmessungen aufweisen und Montagezwecken dienen. Die zum Grundkörper 2 weisende Stirnfläche 19 des Außenteils 9 stützt sich gegen einen Anschlag 20 des Grundkörpers 2 ab. In 2 ist die Verpressung in axialer Richtung im dortigen Kontaktbereich zwischen Stirnfläche 19 und Anschlag 20 gut erkennbar.
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Der Innenteil 8 und der Außenteil 9 des Dichteinsatzes 3 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus demselben Material, einem thermoplastischen Elastomer, gefertigt. Die axiale Verschiebesicherung im Betriebszustand wird durch einen Stoffschluss im Bereich der Kontaktfläche 13 derart unterstützt, dass dieser sowohl in Orientierung zur Überwurfmutter 4 als auch in Orientierung zum Grundkörper 2 wirkt.
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Hinsichtlich weiterer, in den Figuren nicht gezeigter Merkmale wird auf den allgemeinen Teil der Beschreibung verwiesen.
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Abschließend sei darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße Lehre nicht auf das voranstehend erörterte Ausführungsbeispiel eingeschränkt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1675244 B1 [0004, 0005, 0005]
- DE 20318747 U1 [0006]
