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Die Erfindung betrifft einen Dichtring, umfassend eine Dichtlippe aus einem Dichtungswerkstoff und einen Klemmring aus einem zähharten Werkstoff, wobei der Klemmring im Wesentlichen C-förmig ausgebildet ist und in axialer Richtung einerseits eine Öffnung aufweist, die in einer ersten gedachten Radialebene angeordnet ist, wobei der Klemmring einen in radialer Richtung innen angeordneten inneren Axialschenkel und einen in radialer Richtung außen angeordneten äußeren Axialschenkel umfasst, der den inneren Axialschenkel mit radialem Abstand umschließt, wobei die Axialschenkel durch einen in einer zweiten gedachten Radialebene angeordneten Radialschenkel auf der der Öffnung axial abgewandten Seite miteinander verbunden sind, wobei die Axialschenkel und der Radialschenkel einen Einbauraum begrenzen, wobei die Dichtlippe einen sich in axialer Richtung in den Einbauraum erstreckenden Befestigungsflansch aufweist, wobei der Befestigungsflansch während der bestimmungsgemäßen Verwendung des Dichtrings durch die Axialschenkel kraftschlüssig im Einbauraum gehalten ist und die Öffnung verschließt, wobei der Dichtring herstellungsbedingt in der ersten Radialebene einen ersten Außendurchmesser aufweist, der größer als ein zweiter Außendurchmesser in der zweiten Radialebene ist und wobei die Außendurchmesser während der bestimmungsgemäßen Verwendung des Dichtrings übereinstimmende Abmessungen aufweisen.
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Stand der Technik
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Ein solcher Dichtring ist aus der
DE 27 43 501 A1 bekannt. Der vorbekannte Dichtring besteht aus einem Versteifungsteil und einem daran befestigten, ringförmig ausgebildeten Lippenteil aus einem elastomeren Werkstoff, wobei der Lippenteil wenigstens einen in axialer Richtung vorspringenden, ringförmigen Wulst aufweist, mit dem er in einer stirnseitig angeordneten Nut des Versteifungsteils gehalten ist, wobei zumindest der außerhalb der Nut liegende Teil des Versteifungsteils flexibel ausgebildet ist und im Bereich der Nut auf einen Durchmesser erweitert ist, der größer als der Einbaudurchmesser ist.
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Bei dem Simmerring ® B2PT der Anmelderin handelt es sich um einen Dichtring, umfassend eine Dichtlippe aus einem Dichtungswerkstoff und einen Klemmring aus einem zähharten Werkstoff, durch den der Dichtring in einem abzudichtenden Gehäuse gehalten ist. Die Dichtlippe ist kreisringförmig ausgebildet und besteht aus kohlegefülltem PTFE. Der Klemmring ist zweiteilig ausgebildet und besteht aus einem nichtrostenden Stahl. Beide Teile des Klemmrings sind im Wesentlichen L-förmig ausgebildet, wobei beide Teile jeweils einen Axialflansch und jeweils einen Radialflansch aufweisen. In axialer Richtung zwischen den beiden Radialflanschen ist ein sich in radialer Richtung erstreckender Halteabschnitt der PTFE-Dichtlippe eingeklemmt und wird durch die Radialflansche gehalten.
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Die beiden Axialflansche berühren einander unmittelbar anliegend, wobei die Trennfuge zwischen den beiden Axialflanschen durch einen O-Ring statisch abgedichtet ist.
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Während der bestimmungsgemäßen Verwendung ist der vorbekannte Simmerring ® in einer Gehäusebohrung angeordnet, die nach ISO H8 toleriert ist. Ist die Gehäusebohrung demgegenüber gröber toleriert, ist der vorbekannte Simmerring ® nicht mehr zuverlässig genug in der Gehäusebohrung gehalten. Eine gröbere Toleranz liegt zum Beispiel vor, wenn die Gehäusebohrung ausgeschlagen ist.
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Darstellung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Dichtring der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass dieser auch in gröber tolerierten Gehäusebohrungen zuverlässig gehalten ist. Insbesondere sollen durch den Dichtring Toleranzen von Gehäusebohrungen ausgeglichen werden können die gröber als ISO H8 toleriert sind. Außerdem soll die statische Abdichtung durch den Dichtring verbessert werden, insbesondere um zu verhindern, dass abzudichtendes Medium aus dem abzudichtenden Raum einer Dichtungsanordnung am Befestigungsflansch entlang durch den Einbauraum in die Umgebung gelangt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Dichtring gemäß Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.
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Zur Lösung der Aufgabe ist es vorgesehen, dass der Befestigungsflansch außenumfangsseitig eine in radialer Richtung nach außen offene Nut mit einem Nutgrund aufweist, in der ein ringförmig ausgebildetes, statisches Dichtelement angeordnet ist und dass das statische Dichtelement unter elastischer Vorspannung dichtend zwischen dem Nutgrund und dem äußeren Axialschenkel angeordnet ist.
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Das statische Dichtelement kann durch einen O-Ring gebildet sein. Das statische Dichtelement verhindert, dass abzudichtendes Medium aus dem abzudichtenden Raum einer Dichtungsanordnung am Befestigungsflansch entlang durch den Einbauraum in die Umgebung gelangt.
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Der erfindungsgemäße Dichtring besteht in dem zuvor beschriebenen Fall aus nur drei Einzelteilen, die durch die Dichtlippe, den Klemmring und das statische Dichtelement gebildet sind.
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Der Dichtring hat folglich einen teilearmen Aufbau und ist einfach und kostengünstig herstellbar. Außerdem ist er einfach zu montieren, und die Gefahr von Montagefehlern ist deshalb auf ein Minimum reduziert.
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O-Ringe sind in den verschiedensten Abmessungen kostengünstig verfügbar.
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Außerdem sorgt der O-Ring innerhalb der Nut dafür, dass die Dichtlippe stets drehfest mit dem Klemmring verbunden ist. Der Befestigungsflansch ist deshalb stets ortsfest innerhalb des Einbauraums angeordnet.
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Der Klemmring des Dichtrings sorgt für eine Überbrückung von Toleranzen, die gröber als ISO H8 sind. Durch die toleranzüberbrückende Funktion des Klemmrings wird der erfindungsgemäße Dichtring auch dann sicher in einer Gehäusebohrung gehalten, wenn diese zum Beispiel ausgeschlagen ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass die Dichtlippe und der Klemmring eine vormontierbare Einheit bilden, wobei der Befestigungsflansch die Axialschenkel herstellungsbedingt anliegend berührt. Dadurch sind die Teile der vormontierbaren Einheit, nämlich die Dichtlippe und der Klemmring, auch im nicht-eingebauten Zustand des Dichtrings verliersicher miteinander verbunden. Für die Lagerung des Dichtrings vor seiner Montage in ein Gehäuse ist das von hervorzuhebendem Vorteil.
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Die Gehäusebohrung eines Gehäuses einer Dichtungsanordnung, die außerdem den Dichtring umfasst, kann demgegenüber mit ISO h11 toleriert sein.
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Die zuverlässige Festlegung der Dichtlippe am Klemmring erfolgt dadurch, dass die radiale Weite des Einbauraums des Klemmrings, in dem der Befestigungsflansch der Dichtlippe angeordnet ist, während der bestimmungsgemäßen Verwendung des Dichtrings im Vergleich zu dessen herstellungsbedingtem Zustand reduziert ist. Durch die Reduzierung der radialen Weite des Einbauraums wird der Befestigungsflansch in radialer Richtung geklemmt.
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Während der bestimmungsgemäßen Verwendung des Dichtrings ist die radiale Weite des Einbauraums von der zweiten gedachten Radialebene axial in Richtung der ersten gedachten Radialebene, in der die Öffnung liegt, derart reduziert, dass eine axiale Bewegung des Befestigungsflanschs axial aus der Öffnung heraus ausgeschlossen ist.
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Durch die herstellungsbedingt unterschiedlich großen Außendurchmesser würde sich während der bestimmungsgemäßen Verwendung des Dichtrings eine umso größere Keilwirkung im Einbauraum ergeben, je weiter der Befestigungsflansch in axialer Richtung aus der Öffnung heraus bewegt würde.
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Zwischen dem ersten und dem zweiten Außendurchmesser kann eine gedachte, sich im Wesentlichen in axialer Richtung erstreckende Verbindungslinie angeordnet sein, die mit der Mittelachse des Dichtrings herstellungsbedingt einen Winkel einschließt, der 0,1° bis 10° beträgt. Bevorzugt beträgt der Winkel 1,5° bis 5°. Für die meisten Anwendungsfälle ist ein solcher Winkel für die Überbrückung gröberer Toleranzen völlig ausreichend.
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Während der bestimmungsgemäßen Verwendung des Dichtrings, wenn dieser also in einer Gehäusebohrung eines Gehäuses angeordnet ist, erstreckt sich die Verbindungslinie zwischen den beiden Außendurchmessern parallel zur Mittelachse. Der zuvor genannte Winkel wird während der bestimmungsgemäßen Verwendung des Dichtrings von der Innenumfangsfläche des äußeren Axialschenkels und der Mittelachse begrenzt.
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Die der Dichtlippe radial zugewandte Seite des äußeren Axialschenkels kann mit der Mittelachse des Dichtrings herstellungsbedingt ebenfalls einen Winkel einschließen, wobei der Winkel 0,1° bis 10°, bevorzugt 1,5° bis 5° betragen kann.
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Um die toleranzüberbrückende Wirkung des Klemmrings zu erreichen kann der äußere Axialschenkel eine Dicke in radialer Richtung aufweisen, die, in axialer Richtung betrachtet, von der ersten zur zweiten Radialeben verringert ist. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass die Dicke stetig, also ohne sprunghafte Richtungsänderungen, verringert ist. Der Einbau des Dichtrings ist dadurch besonders einfach, ebenso wie die Anpassung des Dichtrings an Gehäusebohrungen, die unterschiedlich toleriert sind. Während der Montage des Dichtrings wird dieser mit seinem relativ kleineren zweiten Außendurchmesser in die Gehäusebohrung eines abzudichtenden Gehäuses zunächst eingesetzt und dann in axialer Richtung eingepresst. Je weiter der Dichtring in die Gehäusebohrung eines abzudichtenden Gehäuses in axialer Richtung eingepresst wird, desto stärker wird der Außendurchmesser des Klemmrings in radialer Richtung reduziert. Die radiale Weite der Öffnung verringert sich in dem Maße, in dem der Außendurchmesser des Klemmrings in radialer Richtung reduziert wird. Während der bestimmungsgemäßen Verwendung des Dichtrings weist die Öffnung eine radiale Weite auf, die kleiner als die radiale Weite des Einbauraums auf der der Öffnung axial abgewandten Seite ist.
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Der Befestigungsflansch weist in der ersten Radialebene herstellungsbedingt eine radiale erste Höhe auf, die kleiner als eine radiale zweite Höhe des Befestigungsflanschs auf der der zweiten Radialebene axial zugewandten Seite ist. Im herstellungsbedingten Zustand des Dichtrings bilden die Dichtlippe und der Klemmring eine vormontierte Einheit. Durch die zuvor beschriebene Ausgestaltung wird die Dichtlippe, auch im nicht-eingebauten Zustand des Dichtrings, durch Klemmwirkung gegen Verlieren gesichert im Einbauraum des Klemmrings gehalten.
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Um die Führung der Dichtlippe am Klemmring zu verbessern, kann es vorgesehen sein, dass der innere Axialschenkel in axialer Richtung stirnseitig einerseits ein freies Ende aufweist, das von der Dichtlippe umschlossen ist. Durch eine solche Ausgestaltung ergibt sich quasi eine formschlüssige Festlegung von Dichtlippe und Klemmring aneinander.
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Eine weiter verbesserte Stützwirkung für die Dichtlippe kann dadurch erreicht werden, dass die Dichtlippe einen Stützwulst aufweist, der den inneren Axialschenkel auf der dem Einbauraum radial abgewandten Seite untergreift und an einem sich im Wesentlichen radial nach innen erstreckenden Stützvorsprung des Klemmrings abgestützt ist. Während der Montage des Dichtrings in eine Gehäusebohrung kann ein Montagewerkzeug großflächig im Bereich der ersten Radialebene angesetzt und der Dichtring in die Gehäusebohrung eingepresst werden. Eine mechanische Überbeanspruchung des Dichtrings wird durch den Stützwulst, der sich am Stützvorsprung abstützt, vermieden.
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Die Dichtlippe kann aus einem polymeren Werkstoff, zum Beispiel aus PTFE, bestehen. Hierbei ist von Vorteil, dass eine solche Dichtlippe sehr gut im allgemeinen Maschinenbau und in der chemischen Industrie zur Anwendung gelangen kann. PTFE-Werkstoffe sind thermisch hoch beanspruchbar, können bei Trockenlauf und Mangelschmierung eingesetzt werden und sind chemisch hoch beständig.
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Der Klemmring kann aus einem metallischen Werkstoff, zum Beispiel aus einem Federstahl, bestehen. Ein Klemmring aus Federstahl ist besonders vorteilhaft, weil ein solcher Werkstoff auch während einer langen Gebrauchsdauer praktisch nicht relaxiert und die Federfunktion des Klemmrings deshalb während einer langen Gebrauchsdauer praktisch unverändert erhalten bleibt. Außerdem ist ein solcher Klemmring korrosionsbeständig.
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Mit dem erfindungsgemäßen Dichtring können nicht nur neue Maschinen ausgerüstet werden, sondern auch gebrauchte mit ausgeschlagenen beziehungsweise vergrößerten Einbauräumen.
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Figurenliste
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Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Dichtrings wird nachfolgend anhand der Figuren 1 und 2 näher erläutert.
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Diese zeigen jeweils in schematischer Darstellung:
- 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Dichtrings im herstellungsbedingten Zustand,
- 2 den Dichtring aus Figur 1 während seiner bestimmungsgemäßen Verwendung als Teil einer Dichtungsanordnung.
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Ausführung der Erfindung
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Dichtrings in seiner herstellungsbedingten Form gezeigt.
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Der Dichtring umfasst die Dichtlippe 1, die im gezeigten Ausführungsbeispiel aus PTFE besteht und einen Klemmring 2 aus einem Federstahl. Der Klemmring 2 ist C-förmig ausgebildet und weist in axialer Richtung 3 einerseits eine Öffnung 4 auf, die in der ersten gedachten Radialebene 5 angeordnet ist. Der Klemmring 2 umfasst, in radialer Richtung 6 betrachtet einen innen angeordneten inneren Axialschenkel 7 und einen außen angeordneten äußeren Axialschenkel 8, wobei die Axialschenkel 7, 8 durch den Radialschenkel 10 miteinander verbunden sind. Der Radialschenkel 10 ist in der zweiten gedachten Radialebene 9 angeordnet. Der Radialschenkel 10 ist, in axialer Richtung betrachtet, gegenüber der Öffnung 4 angeordnet. Die beiden Axialschenkel 7, 8 und der Radialschenkel 10 begrenzen den Einbauraum 11, in dem der Befestigungsflansch 12 der Dichtlippe 1 angeordnet ist. Herstellungsbedingt berührt der Befestigungsflansch 12 die beiden Axialschenkel 7, 8. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist der äußere Axialschenkel 8 derart gestaltet, dass der Außenumfang des äußeren Axialschenkels 8, in axialer Richtung betrachtet, von der zweiten Radialebene 9 in Richtung der ersten Radialebene 5 kontinuierlich vergrößert und der Innenumfang des äußeren Axialschenkels 8 von der zweiten Radialebene 9 axial in Richtung der ersten Radialebene 5 stetig verkleinert ist.
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Der Befestigungsflansch 12 ist dadurch in radialer Richtung 6 bereits leicht vorgespannt innerhalb des Einbauraums 11 angeordnet und dadurch auch im hier gezeigten herstellungsbedingten Zustand verliersicher mit dem Klemmring 2 verbunden.
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Die Dichtlippe 1 und der Klemmring 2 bilden eine vormontierbare Einheit.
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Die Mittelachse 16 schließt sowohl mit der Außenumfangsfläche des äußeren Axialschenkels 8 als auch mit der Innenumfangsfläche des äußeren Axialschenkels 8 jeweils herstellungsbedingt einen Winkel ein, der jeweils etwa 2° beträgt.
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Die Dicke 18 des äußeren Axialschenkels 8 ist, in axialer Richtung 3 betrachtet, von der ersten 5 zur zweiten Radialebene 9 stetig verringert.
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Zur statischen Abdichtung zwischen der Dichtlippe 1 und dem Klemmring 2 weist der Befestigungsflansch 12 die außenumfangsseitig angeordnete und in radialer Richtung 6 nach außen offene Nut 21 auf, in der das als O-Ring ausgebildete statische Dichtelement 23 angeordnet ist. Dieses Dichtelement 23 ist unter elastischer Vorspannung dichtend zwischen dem Nutgrund 22 der Nut 21 und dem äußeren Axialschenkel 8 angeordnet.
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Der Dichtring ist besonders kompakt, wobei die Dichtlippe 1 und der Klemmring 2 besonders wirkungsvoll aneinander abgestützt sind. Dazu wird das freie Ende 24 des inneren Axialschenkels 7 von der Dichtlippe 1 umschlossen, wobei sich diese mit ihrem Stützwulst 25 am Stützvorsprung 26 des Klemmrings 2 abstützt. Der Stützvorsprung 26 schließt sich in radialer Richtung 6 nach innen an den inneren Axialschenkel 7 an.
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In 2 ist der Dichtring aus Figur 1 während seiner bestimmungsgemäßen Verwendung als Bestandteil einer Dichtungsanordnung gezeigt. Die Dichtungsanordnung umfasst den Dichtring aus 1 und ein Gehäuse 28 mit einer Gehäusebohrung 27 sowie ein abzudichtendes Maschinenelement 30, das vom Gehäuse 28 mit radialem Abstand umschlossen ist und die Gehäusebohrung 27 axial durchdringt. Der Dichtring ist in der Gehäusebohrung 27 des Gehäuses 28 angeordnet.
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Die Dichtlippe 1 umschließt eine abzudichtende Oberfläche 29 des abzudichtenden Maschinenelements 30 dichtend, wobei das abzudichtende Maschinenelement 30 als Welle ausgebildet ist.
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Die Dichtlippe 1 ist in axialer Richtung 3 zu einem abzudichtenden Raum 31 hin vorgewölbt und dichtet dadurch das Gehäuse 28 gegenüber der Umgebung 32 ab. Die die Gehäusebohrung 27 begrenzende Wandung des Gehäuses 28 erstreckt sich parallel zur Mittelachse 16, ebenso wie die Außenumfangsfläche des äußeren Axialschenkels 8.
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Dadurch hat sich die radiale Weite der Öffnung 4 im Vergleich zum herstellungsbedingten Zustand aus 1 weiter verringert und die radiale Klemmwirkung des Befestigungsflanschs 12 im Bereich der ersten gedachten Radialebene relativ erhöht.
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Die Verbindung zwischen Befestigungsflansch 12 und Klemmring 2 im Bereich des Einbauraums 11 ist während der bestimmungsgemäßen Verwendung des Dichtrings im Wesentlichen schwalbenschwanzförmig.
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Aus 2 ist besonders gut ersichtlich, dass der Klemmring 2 eine toleranzüberbrückende Wirkung hat. Auch dann, wenn die Gehäusebohrung 27 gröber toleriert ist als die übliche Toleranz H8, wird die Dichtlippe 1 sicher am Klemmring 2 und der gesamte Dichtring sicher in der Gehäusebohrung 27 gehalten.
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Auch dann, wenn während einer langen Gebrauchsdauer des Dichtrings die Gehäusebohrung 27 zum Beispiel ausschlägt, sorgt der toleranzüberbrückende Dichtring weiterhin für einen sicheren Halt des Dichtrings in der Gehäusebohrung 27.
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Gelangt der toleranzüberbrückende Dichtring demgegenüber in gebrauchten Maschinen zur Anwendung, die möglicherweise bereits ausgeschlagene sind beziehungsweise vergrößerte Gehäusebohrungen aufweisen, wird auch in einem solchen Fall der Dichtring sicher innerhalb der Gehäusebohrung 27 gehalten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dichtlippe
- 2
- Klemmring
- 3
- axiale Richtung
- 4
- Öffnung
- 5
- erste gedachte Radialebene
- 6
- radiale Richtung
- 7
- innerer Axialschenkel
- 8
- äußerer Axialschenkel
- 9
- zweite gedachte Radialebene
- 10
- Radialschenkel
- 11
- Einbauraum
- 12
- Befestigungsflansch
- 13
- zweiter Außendurchmesser in 9
- 14
- erster Außendurchmesser in 5
- 15
- Verbindungslinie zwischen 13 und 14
- 16
- Mittelachse
- 17
- Winkel zwischen 15 und 16
- 18
- Dicke von 8
- 19
- erste Höhe von 12 in 5
- 20
- zweite Höhe von 12 in 9
- 21
- Nut
- 22
- Nutgrund
- 23
- statisches Dichtelement in 21
- 24
- freies Ende von 7
- 25
- Stützwulst von 1
- 26
- Stützvorsprung von 2
- 27
- Gehäusebohrung
- 28
- Gehäuse
- 29
- abzudichtende Oberfläche
- 30
- abzudichtendes Maschinenelement
- 31
- abzudichtender Raum
- 32
- Umgebung
