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Die Erfindung betrifft eine Ablassschraube zum dichten Verschließen einer Ausnehmung mit Innengewinde, wobei die Ablassschraube einen Schaft aufweist, an welchem ein Außengewinde angeordnet ist, wobei das Außengewinde eine helikal um den Schaft umlaufende Gewindeflanke aufweist. Ferner betrifft die Erfindung eine Verschraubungsanordnung zum dichten Verschrauben mit einer solchen Ablassschraube.
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Solche Ablassschrauben und Verschraubungsanordnungen werden beispielsweise bei Filtergehäusen eingesetzt, um über die mit der Ablassschraube verschlossene Öffnung das zu filternde Medium, beispielsweise Öl oder Kraftstoff, ableiten zu können. Die Ablassschraube dient zum Verschließen der Ausnehmung, so dass das Arbeitsfluid im Filtergehäuse verweilt.
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Aus der
DE 20 2013 105 922 U1 ist eine Dichtschraube bekannt, bei welcher am Schraubenkopf eine Dichtfläche ausgebildet ist, welche zusammen mit einer Auflagefläche eine dichtende Wirkung erzielt. Bei einer solchen Verschraubungsanordnung muss der Schraubenkopf daher radial eine größere Ausdehnung haben als der Schaft, so dass für den Schraubenkopf zusätzlicher Bauraum benötigt wird.
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Die
EP 0 930 441 A1 offenbart eine selbstsichernde Schraube. Bei diesen Schrauben weisen die Gewindeflanken einen Spalt auf, so dass zwei Teilflanken gebildet sind, welche federnd eine Kraft gegen das Gewinde ausüben können, so dass die Schraube sich selbst im Gewinde sichert.
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Die
JP 7-083224 A2 ist ebenfalls eine sich selbstsichernde Schraube bekannt, bei welcher die Gewindeflanke durch einen zentralen Spalt zweigeteilt ist. Des Weiteren ist auch aus der
JP 2-724099 B2 eine solche selbstsichernde Schraube bekannt.
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Aus der
DE 31 14 651 ist eine gasdichte Schraubverbindung bekannt, bei welcher eine Dichtungsschraube einen keilförmigen Schaft aufweist.
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Aus der
DE 33 12 782 C2 ist eine Schraube zum Befestigen und Abdichten an Durchgangsgewindebohrungen bekannt. Diese weist ein Stopfenteil mit einem schwergängigen Gewindeabschnitt auf und ein Kopfteil mit einem normalen Gewindeabschnitt auf. Das Kopfteil und das Stopfenteil sind über einen Bolzen und eine Bohrung lösbar miteinander verbunden, so dass mit Hilfe des Kopfteils der Stopfenabschnitt eingeschraubt aber nicht wieder ausgeschraubt werden kann.
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Eine gute Dichtwirkung ist notwendig, da sonst durch Leckage erhebliche Verluste am Fluid auftreten könnten. Daher ist aus dem Stand der Technik bekannt, zusätzliche Dichtringe zwischen der Ablassschraube und dem Bauteil vorzusehen, wodurch jedoch die Teilevielfalt steigt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine verbesserte oder zumindest andere Ausführungsform einer Ablassschraube, bzw. Verschraubungsanordnung bereitzustellen, die sich insbesondere durch eine einfache und kompakte Ausgestaltung auszeichnet.
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Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, das Gewinde der Ablassschraube derart auszubilden, dass bereits durch das Gewinde eine dichtende Verschraubung entsteht. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass die Gewindeflanke mindestens eine Dichtlippe aufweist, die radial außen an der Gewindeflanke angeordnet ist und die zusammen mit der Gewindeflanke helikal um den Schaft umläuft. Des Weiteren ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Ablassschraube mindestens ein Sperrelement aufweist, das an dem Schaft angeordnet ist, sich in axialer Richtung erstreckt und radial nach außen vom Außengewinde absteht, und dass das Sperrelement eine radial außenliegende Dichtfläche aufweist. Durch die helikal umlaufende Dichtlippe an der Gewindeflanke entsteht eine Dichtwirkung zu einem Gewinde, in welchem die Ablassschraube eingeschraubt ist. Diese Dichtung verläuft allerdings helikal und erzeugt somit einen helikalen Kanal, so dass eine vollständige Abdichtung noch nicht gegeben ist. Durch das Sperrelement, das sich in axialer Richtung erstreckt, wird dieser helikale Kanal in Umfangsrichtung unterbrochen. Dadurch erstreckt sich kein helikaler Kanal mehr von einem Ende der Ablassschraube bis zum anderen. Vielmehr sind einzelne helikale Kammern gebildet, durch die allerdings kein Verlust von Flüssigkeit auftreten kann.
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In der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen beziehen sich die Begriffe „axial“, „radial“, und „Umfangsrichtung“ auf den Schaft der Ablassschraube.
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Eine günstige Möglichkeit sieht vor, dass die Ablassschraube Kunststoff aufweist. Kunststoffe erzielen aufgrund der geringen Härte eine gute Dichtwirkung. Beispielsweise ist die Ablassschraube durch ein Kunststoffspritzgussverfahren hergestellt.
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Eine weitere günstige Möglichkeit sieht vor, dass das Sperrelement eine axiale Dehnung aufweist, die zumindest einer ganzen Ganghöhe des Außengewindes entspricht. Dadurch kann erreicht werden, dass der verbleibende helikale Kanal unterbrochen ist.
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In der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen wird unter dem Begriff „Ganghöhe“ der axiale Weg verstanden, der durch eine Umdrehung der Schraube in einem Gewinde zurückgelegt wird. Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, dass eine Ausdehnung des Sperrelements in Umfangsrichtung einem Winkel entspricht, der kleiner als 5°, vorzugsweise kleiner als 3°, besonders bevorzugt kleiner als 2° ist. Dadurch sind die Kontaktflächen zwischen Ablassschraube und einem ersten Bauteil, in welchem die Ablassschraube eingeschraubt ist, klein. Somit kann eine hohe Flächenpressung zu einem Gewinde, in welches die Ablassschraube eingeschraubt ist, erzielt werden, ohne dadurch die benötigten Festschraub- und Losschraubdrehmomente zu sehr zu erhöhen.
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Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass zwei oder mehr solcher Sperrelemente vorgesehen sind. Dadurch wird der helikale Kanal in noch mehr Kammern unterteilt, so dass eine noch bessere Dichtwirkung erzielt werden kann, auch wenn aufgrund von Toleranzen oder Beschädigungen die Dichtwirkung des Sperrelements lokal eingeschränkt ist.
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Eine günstige Variante sieht vor, dass die mindestens eine Dichtlippe der Ablassschraube sich zumindest über eine Länge erstreckt, die einer ganzen Umdrehung des Gewindes entspricht. Somit erstreckt sich der gebildete helikale Kanal zumindest einmal vollständig um den Umfang der Ablassschraube, so dass mit Hilfe des Sperrelements tatsächlich eine Abdichtung erzielt werden kann.
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Eine weitere günstige Variante sieht vor, dass die Ablassschraube zwei oder mehr solche Dichtlippen an der Gewindeflanke aufweist. Durch die Verwendung zweier solcher Dichtlippen kann die Abdichtung verbessert werden. Darüber hinaus kann durch die beiden Dichtlippen eine Vorspannung der Dichtlippen gegen die Gewindegänge des Gewindes, in welches die Ablassschraube eingeschraubt ist, erzielt werden.
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Eine besonders günstige Variante sieht vor, dass die Ablassschraube mehrere, beispielsweise zwei Gewindeflanken aufweist. Dabei ist dann ein mehrgängiges Gewinde gebildet. Zur Abdichtung ist es ausreichend, wenn eine der Gewindeflanken mindestens eine Dichtlippe aufweist.
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Eine weitere besonders günstige Variante sieht vor, dass die Gewindeflanke der Ablassschraube an einem Ende des Außengewindes einen in Umfangsrichtung in sich selbst geschlossenen Umlauf aufweist, so dass eine ringförmige geschlossene Dichtlippe gebildet ist. Die ringförmig geschlossene Dichtlippe kann alleine eine Abdichtung erzielen. Allerdings muss in dem Bauteil, in welches die Ablassschraube eingeschraubt wird ein entsprechender gewindefreier Abschnitt vorgesehen sein, mit welchem die Dichtlippe dichtend zusammenwirkt.
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Eine vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass die Ablassschraube einen ringförmig geschlossenen umlaufenden Steg aufweist, der an einem Ende des Außengewindes angeordnet ist und eine Dichtlippe aufweist, die radial außen an dem Steg angeordnet ist. Das heißt der Steg kann getrennt zur der Gewindeflanke ausgebildet sein. Dadurch erleichtert sich das Abschließen in Umfangsrichtung der Dichtlippe.
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Ferner beruht die Erfindung auf dem allgemeinen Gedanken, bei einer Verschraubungsanordnung zum dichten Verschrauben ein erstes Bauteil vorzusehen, in welchem eine Ausnehmung mit Innengewinde angeordnet ist, und eine Ablassschraube gemäß der vorstehenden Beschreibung vorzusehen, welche in die Ausnehmung des ersten Bauteils eingeschraubt werden kann. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die mindestens eine Dichtlippe der Ablassschraube an einem Gewindegang des Innengewindes des ersten Bauteils dichtend anliegt, dass die radial außenliegende Dichtfläche des Sperrelements der Ablassschraube derart ausgebildet ist, dass, wenn die Ablassschraube in die Ausnehmung eingeschraubt ist, die Dichtfläche zumindest in einem axialen Abschnitt, der einer ganzen Ganghöhe des Innengewindes entspricht, an dem Innengewinde dichtend anliegt. Durch die Dichtlippe in Zusammenwirkung mit dem Gewindegang des Innengewindes bildet sich ein helikaler Kanal zwischen der Ablassschraube und dem Innengewinde aus. Dieser helikale Kanal wird durch das Sperrelement unterbrochen, so dass die Verschraubung der Ablassschraube mit dem Innengewinde des ersten Bauteils fluiddicht ist.
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Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass das Sperrelement den Tangentialquerschnitt des Gewindegangs vollständig abdeckt. Dadurch können Leckagen vermieden werden, welche die Dichtwirkung einschränken würden.
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Eine günstige Lösung sieht vor, dass das Sperrelement eine Außenkontur aufweist, die einer Innenkontur des Innengewindes entspricht. Dadurch kann sich das Sperrelement besonders günstig an das Innengewinde anlegen, so dass eine besonders gut dichtende Anordnung gegeben ist.
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Eine weitere günstige Lösung sieht vor, dass die Ausnehmung in dem ersten Bauteil an einem Bereich einer Außenseite des ersten Bauteils einen gewindefreien Abschnitt aufweist, dass der gewindefreie Abschnitt einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der Nenndurchmesser des Innengewindes. Wenn die Ablassschraube in die Ausnehmung des ersten Bauteils eingeschraubt ist, kann somit der geschlossene Umlauf der Gewindeflanke oder der ringförmig geschlossene Steg an dem gewindefreien Abschnitt anliegen und somit eine dichtende Wirkung erzielen. Dadurch kann eine noch bessere Dichtwirkung erreicht werden.
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Eine vorteilhafte Variante sieht vor, dass zwischen der Ablassschraube und dem ersten Bauteil kein zusätzliches Dichtelement angeordnet ist. Dadurch kann ein Bauteil eingespart werden, so dass die Kosten reduziert und die Handhabung vereinfacht ist.
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Ferner beruht die Erfindung auf dem allgemeinen Gedanken, ein Filtergehäuse mit einer Verschraubungsanordnung gemäß der vorstehenden Beschreibung auszustatten. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die Ausnehmung mit Innengewinde an einem Boden bzw. an einer in Schwerkraftrichtung untenliegenden Wand angeordnet ist. Dadurch kann durch Herausdrehen der Ablassschraube aus der Ausnehmung eine Öffnung zu einem Innenraum des Filtergehäuses hergestellt werden, durch welche Fluid, das sich in dem Filtergehäuse befindet, ablaufen kann. Nach dem Einschrauben der Ablassschraube in die Ausnehmung kann diese Ausnehmung wieder dichtend verschlossen werden, so dass das Filtergehäuse wieder mit einem Fluid befüllt werden kann. Daher übertragen sich die Vorteile der Verschraubungsanordnung und der Ablassschraube somit auf das Filtergehäuse, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
- 1 eine perspektivische Ansicht auf eine erfindungsgemäße Ablassschraube,
- 2 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs A aus 1,
- 3 eine Schnittdarstellung durch eine Verschraubungsanordnung mit einer Ablassschraube gemäß 1 und einem weiteren Bauteil, und
- 4 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs B aus 3.
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Eine in den 1 bis 4 dargestellte Ausführungsform einer Verschraubungsanordnung 10 weist ein erstes Bauteil 12 mit einer Ausnehmung 14, in welcher ein Innengewinde 16 ausgebildet ist, auf. Des Weiteren weist die Verschraubungsanordnung 10 eine Ablassschraube 18 auf, welche einen Schaft 20 und ein am Schaft 20 ausgebildetes Außengewinde 22 aufweist. Vorzugsweise weist die Ablassschraube 18 auch einen Schraubenkopf 24 auf, an welchem eine Eingreifkontur ausgebildet ist, an welcher mit einem Werkzeug eingegriffen werden kann, um die Ablassschraube 18 fest- oder loszudrehen.
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Das Außengewinde 22 der Ablassschraube 18 weist vorzugsweise eine Gewindeflanke 26 auf, welche helikal um den Schaft 20 umläuft, um das Außengewinde 22 zu bilden. An der Gewindeflanke 26 sind mindestens eine, vorzugsweise zwei, Dichtlippen 28 angeordnet. Die Dichtlippen 28 sind radial außen an der Gewindeflanke 26 angeordnet.
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Die Dichtlippen 28 erstrecken sich in Umfangsrichtung mindestens um 360°, vorzugsweise um mehr als 360°.
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Die Gewindeflanken 26 weisen einen Tangentialquerschnitt auf, der kleiner als ein Tangentialquerschnitt von Gewindegängen 30 des Innengewindes 16 des ersten Bauteils 12. Dadurch liegt die Gewindeflanke 26 nur mit den Dichtlippen 28 an den Gewindegängen 30 des Innengewindes 16 an, wenn die Ablassschraube 18 in die Ausnehmung 14 eingeschraubt ist. Dadurch kann an der Kontaktlinie der Dichtlippen 28 zu den Gewindegängen 30 des Innengewindes eine hohe Flächenpressung vorliegen und damit eine gute Dichtwirkung erzielt werden, ohne dabei die Ein- bzw. Ausdrehmomente zu stark zu erhöhen.
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Vorzugsweise sind die beiden Dichtlippen 28 axial zueinander beanstandet, so dass diese beim Einschrauben in die Ausnehmung 14 leicht verformt werden, so dass die beiden Dichtlippen 28 zueinander gedrückt werden. Im Gegenzug dazu üben die Dichtlippen 28 eine Kraft gegen die Gewindegänge 30 auf, durch welche die für die Dichtwirkung benötigte Flächenpressung erzielt werden kann.
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Dadurch dass lediglich die Dichtlippen 28 an den Gewindegängen 30 des Innengewindes 16 anliegen, sind helikale Kanäle 32 zwischen dem Außengewinde 22 der Ablassschraube 18 und dem Innengewinde 16 der Ausnehmung 14 gebildet. Diese helikalen Kanäle bilden daher eine Fluidpassage, welche die Dichtwirkung der Ablassschraube 18 aufheben würde.
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Um die helikalen Kanäle 32 zu unterbrechen ist mindestens ein Sperrelement 34 vorgesehen. Das Sperrelement 34 erstreckt sich in axialer Richtung. Vorzugsweise erstreckt sich das Sperrelement 34 in axialer Richtung über einen axialen Bereich der einer Ganghöhe 36 des Innengewindes 16 bzw. des Außengewindes 22 entspricht. Dadurch wir jeder der gebildeten helikalen Kanäle 32 in Umfangsrichtung unterbrochen, so dass eine Dichtwirkung erzielt werden kann.
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Vorzugsweise erstreckt sich das Sperrelement 34 in axialer Richtung über eine Länge, die mehreren Ganghöhen 36 entspricht, so dass die gebildeten helikalen Kanäle 32 an mehreren Stellen unterbrochen sind, so dass eine zuverlässige Abdichtung durch die Ablassschraube in der Ausnehmung 14 erzielt werden kann.
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Das Sperrelement 34 weist eine radial außenliegende Dichtfläche 38 auf, welche an einer Innenkontur 37 des Innengewindes 16 der Ausnehmung 14 anliegt. Insbesondere liegt die Dichtfläche 38 dichtend an der Innenkontur 37 des Innengewindes 16 an.
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Um eine vollständige Abdichtung durch das Sperrelement 34 zu erzielen, weist das Sperrelement 34 eine Außenkontur 40 auf, welche komplementär zu der Innenkontur 37 des Innengewindes 16 der Ausnehmung 14 verläuft. Dadurch kann die Dichtfläche 38 über eine längere Strecke an dem Innengewinde 16 anliegen, insbesondere in einem axialen Bereich, der mindestens einer Ganghöhe 36 entspricht.
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In Umfangsrichtung gesehen weist das Sperrelement 34 eine Ausdehnung auf, die kleiner 5° vorzugsweise kleiner als 3°, besonders bevorzugt kleiner als 1° beträgt. Dadurch kann eine hohe Flächenpressung zwischen der Dichtfläche 38 und der Ausnehmung 14 erzielt werden, so dass eine gute Dichtwirkung erzielt wird. Gleichzeitig sind die Gesamtkräfte zwischen dem Sperrelement 34 und damit der Ablassschraube 18 zu der Ausnehmung 14 klein, so dass das Einschraub- und Ausschraubmoment gering bleibt.
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Um eine noch bessere Abdichtung zu erzielen, kann vorgesehen sein, dass die Gewindeflanke 26 an einem Ende des Außengewindes 22 einen in sich geschlossenen Umlauf aufweist. Dadurch trägt die Gewindeflanke 26 auch eine in sich geschlossene ringförmige Dichtlippe 28 auf, welche mit einem gewindefreien Abschnitt 42 der Ausnehmung 14 dichtend zusammenwirken kann. Dadurch kann eine zusätzliche Abdichtung erzielt werden. Alternativ zu dem in sich geschlossenen Umlauf 41 der Gewindeflanke 26 kann auch ein ringförmig umlaufender Steg 44 ausgebildet sein, der mehreren, beispielsweise drei Dichtlippen 46 aufweist, die mit dem gewindefreien Abschnitt 42 der Ausnehmung 14 dichtend zusammenwirken.
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Der gewindefreie Abschnitt 42 weist, wenn ein geschlossener Umlauf der Gewindeflanke 26 gebildet ist, vorzugsweise einen kleineren Durchmesser auf als der Nenndurchmesser des Innengewindes 16 der Ausnehmung 14. Wenn ein zusätzlicher Steg 44 mit Dichtlippe 46 vorgesehen ist, kann der Durchmesser des gewindefreien Abschnitts 42 auch gleich oder größer dem Nenndurchmesser des Innengewindes 16 sein.
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Durch die vorstehend beschriebenen Merkmale wird durch die Ablassschraube allein durch die Kombination des Außengewindes 22 der Ablassschraube 18 und mit dem Innengewinde 16 der Ausnehmung 14 eine Dichtwirkung erzielt. Der Schraubenkopf 24 wird für die Abdichtung nicht benötigt. Daher kann die Ablassschraube 18 auch als Madenschraube ausgebildet sein. Dadurch kann eine Platzersparnis erzielt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202013105922 U1 [0003]
- EP 0930441 A1 [0004]
- JP 7083224 A2 [0005]
- JP 2724099 B2 [0005]
- DE 3114651 [0006]
- DE 3312782 C2 [0007]
