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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gewindestift für eine fluiddichte Schraubverbindung. Der Gewindestift weist einen ersten Gewindeabschnitt, einen zweiten Gewindeabschnitt und einen zwischen dem ersten Gewindeabschnitt und dem zweiten Gewindeabschnitt angeordneten Einstich auf. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen des Gewindestifts.
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Zum Bilden einer fluiddichten Schraubverbindung werden häufig Gewindestifte verwendet, auf deren Gewinde eine Dichtmittelbeschichtung aufgebracht ist. Beim Einschrauben eines derartigen Gewindestifts in eine korrespondierende Gewindebohrung wird häufig undefiniert Dichtmaterial zwischen den Flanken der Gewindegänge des Gewindestifts abgetragen. Aufgrund des Undefinierten Dichtmittelabtrags wird hierbei häufig lediglich eine unzureichende Dichtwirkung erzielt.
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Das Dokument
EP 2 554 857 A1 betrifft eine Vorrichtung zur Halterung eines Gewindestifts. Die Vorrichtung weist hierzu eine Hülse zur Aufnahme des Gewindestifts auf. Die Hülse ist in einem Bauteil positionierbar, um dort den Gewindestift zu halten. Eine innere Bohrung der Hülse, in der der Gewindestift einführbar ist, weist drei Vorsprünge auf, die gleichmäßig über einen Umfang der Bohrung angeordnet sind. Ein mittlerer Abstand der Vorsprünge zueinander ist kleiner als ein Durchmesser des Gewindestifts.
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Es ist die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, ein verbessertes Konzept für eine fluiddichte Schraubverbindung zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch Gegenstände nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Zeichnungen.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird die Aufgabe durch einen Gewindestift für eine fluiddichte Schraubverbindung gelöst. Der Gewindestift weist einen ersten Gewindeabschnitt und einen zweiten Gewindeabschnitt auf. Zudem weist der Gewindestift einen zwischen dem ersten Gewindeabschnitt und dem zweiten Gewindeabschnitt angeordneten Einstich auf. Ferner weist der Gewindestift eine an dem Einstich angeordnete verformbare Dichtmittelschicht auf.
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Bei einem Einschrauben des Gewindestifts in eine korrespondierende Gewindebohrung kann die verformbare Dichtmittelschicht mittels des Gewindes der Gewindebohrung derart verformt werden, dass in der Dichtmittelschicht ein oder mehrere Gewindegänge gebildet werden. Dadurch kann ein Eindringen des Dichtmittels der Dichtmittelschicht in das Gewinde der Gewindebohrung verbessert und ein Abtragen der Dichtmittelschicht bei dem Einschrauben reduziert werden. Hierdurch kann zudem eine Schraubverbindung mit einer hohen Dichtwirkung für Fluide erreicht werden. Mit anderen Worten kann bei dem Einschrauben des Gewindestifts in die Gewindebohrung die Dichtmittelschicht zu einem dichtenden Gewinde geformt werden.
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Der Gewindestift kann ein Gewindestift gemäß der Norm DIN 913 M5x5 oder gemäß der Norm DIN 913 M5x5 45H sein. Beispielsweise ist ein Grundkörper des Gewindestifts aus Metall oder Kunststoff geformt. Zudem können die jeweiligen Gewindeabschnitte Außengewindeabschnitte sein. Des Weiteren können die jeweiligen Gewindeabschnitte jeweils zumindest einen Gewindegang oder eine Mehrzahl von Gewindegängen aufweisen. Beispielsweise beträgt die Mehrzahl der Gewindegänge 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 50, 75 oder 100. Die jeweiligen Gewindeabschnitte können gleich viele oder unterschiedlich viele Gewindegänge aufweisen. Ferner kann der Einstich ein Außen-Einstich an dem Gewindestift sein.
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Die Dichtmittelschicht kann plastisch und/oder elastisch verformbar sein. Des Weiteren kann die Dichtmittelschicht eine Dichtmittelbeschichtung sein. Eine Dicke der Dichtmittelschicht kann mehr als 10%, mehr als 20% oder mehr als 30% der Höhe eines Gewindegangs des ersten Gewindebereichs oder des zweiten Gewindebereichs betragen. Ferner kann eine Dicke der Dichtmittelschicht weniger als 90%, weniger als 80% oder weniger als 70% der Höhe eines Gewindegangs des ersten Gewindebereichs oder des zweiten Gewindebereichs betragen. Beispielsweise wird die Dicke der Dichtmittelschicht derart gewählt, dass zum Einschrauben des Gewindestifts in die Gewindebohrung ein vorbestimmtes Drehmoment erforderlich ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Gewindestifts umfasst die Dichtmittelschicht ein Polyamid, insbesondere Nylon oder ein Nylon-Gemisch. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Dichtmittelschicht bei einem Herausschrauben des Gewindestifts aus der Gewindebohrung ihre Gewindeform behalten kann. Hierdurch kann zudem eine Mehrfachverwendung des Gewindestifts ermöglicht werden. Die Dichtmittelschicht kann weitere Beschichtungsbestandteile und/oder Pigment umfassen. Beispielsweise ist die Dichtmittelschicht eine Tuflok-Schicht. Tuflok und/oder ein mit Tuflok beschichtetes Werkstück kann beispielsweise von einer der Firmen Nylok LLC, Kerb-Konus-Vertriebs GmbH oder Prelok GmbH bezogen werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Gewindestifts ist die Dichtmittelschicht eine umlaufende Schicht. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass beim Einschrauben in der Dichtmittelschicht ein vollständiger, umlaufender Gewindegang geformt werden kann. Hierdurch kann zudem die Dichtwirkung der Dichtmittelschicht erhöht werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Gewindestifts bedeckt die Dichtmittelschicht den Einstich vollständig. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass ein Verschieben der Dichtmittelschicht beim Einschrauben oder Herausschrauben des Gewindestifts aus der Gewindebohrung zumindest reduziert werden kann, da die Gewindegänge der Gewindebereiche die Dichtmittelschicht gegen die beim Einschrauben oder Herausschrauben auftretenden Kräfte abstützen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Gewindestifts bedeckt die Dichtmittelschicht den ersten Gewindeabschnitt und/oder den zweiten Gewindeabschnitt teilweise oder zumindest teilweise. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das Verschieben der Dichtmittelschicht beim Einschrauben oder Herausschrauben des Gewindestifts aus der Gewindebohrung weiter reduziert werden kann. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform bleibt zumindest jeweils ein Gewindegang des jeweiligen Gewindeabschnitts frei, insbesondere bis auf Restbestände frei, von der Dichtmittelschicht.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Gewindestifts ist der Einstich außengewindefrei. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Dichtmittelschicht eine größere Menge an Dichtmittel aufweisen kann. Gemäß einer Ausführungsform kann der Gewindestift im Bereich des Einstichs ein Innengewinde oder Teile eines Innengewindes aufweisen. Beispielsweise wird das Innengewinde während eines Bildens der jeweiligen Gewindeabschnitte gebildet. Die Gewindegänge des Innengewindes können nahtlos in die Gewindegänge der jeweiligen Gewindeabschnitte übergehen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Gewindestifts ist der Einstich ein umlaufender Einstich. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Dichtmittelschicht effizient über den gesamten Umfang des Gewindestifts aufgebracht werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Gewindestifts ist der erste Gewindeabschnitt und/oder der zweite Gewindeabschnitt ein Endabschnitt des Gewindestifts.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Gewindestifts ist an dem ersten Gewindeabschnitt eine Betätigungseinrichtung für ein Werkzeug gebildet. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der Gewindestift effizient in die Gewindebohrung eingeschraubt werden kann. Beispielsweise ist die Betätigungseinrichtung ein Innen-Sechskant, ein Innen-Sechsrund, ein Innen-Vielzahn, ein Innen-Vierkant, ein Kreuzschlitz oder ein Schlitz.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Gewindestifts ist an dem zweiten Gewindeabschnitt eine Schlupffase gebildet. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass ein Einführen des Gewindestifts in die Gewindebohrung erleichtert werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Gewindestifts ist an dem ersten Gewindeabschnitt eine Schlupffase gebildet.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen eines Gewindestifts gelöst. Das Verfahren umfasst Bereitstellen eines Gewindestifts mit einem ersten Gewindeabschnitt, einem zweiten Gewindeabschnitt und einem zwischen dem ersten Gewindeabschnitt und dem zweiten Gewindeabschnitt angeordnetenEinstich. Zudem umfasst das Verfahren Bilden einer verformbaren Dichtmittelschicht an dem Einstich.
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Mittels des Verfahrens kann der erfindungsgemäße Gewindestift hergestellt werden. Für das Verfahren gelten damit dieselben Vorteile und Modifikationen wie für den erfindungsgemäßen Gewindestift.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Bilden der verformbaren Dichtmittelschicht Bilden einer Pulverschicht an dem Einstich. Die Pulverschicht umfasst ein Polyamid, insbesondere Nylon oder ein Nylon-Gemisch. Zudem umfasst das Bilden der verformbaren Dichtmittelschicht Erwärmen der gebildeten Pulverschicht auf eine Temperatur von zumindest 150°C, zumindest 160°C, zumindest 170°C, zumindest 180°C, zumindest 190°C, zumindest 200°C, zumindest 210°C oder zumindest 220°C, um die verformbare Dichtmittelschicht zu bilden. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Dichtmittelschicht besonders effizient an dem Einstich aufgebracht werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird der Gewindestift vor dem Bilden der Pulverschicht auf eine Temperatur von zumindest 50°C, zumindest 75°C, zumindest 100°C, zumindest 125°C oder zumindest 150°C erwärmt. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine Anhaftung der Pulverschicht an dem Gewindestift verbessert werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Bilden der Pulverschicht an dem Einstich ein Aufsprühen eines Polyamidpulvers auf den Einstich. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Pulverschicht besonders gleichmäßig auf den Einstich aufgebracht werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Bereitstellen des Gewindestifts Bilden des Einstichs und Bilden der jeweiligen Gewindeabschnitte, insbesondere der Gewindegänge der jeweiligen Gewindeabschnitte, in einem Rohling. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass durch Abtragung von Material ein mechanisch besonders stabiler Gewindestift hergestellt werden kann. Der Rohling kann eine Zylinderform aufweisen. Beispielsweise ist der Rohling ein Metallrohling oder ein Kunststoffrohling. Die jeweiligen Gewindeabschnitte und/oder deren Gewindegänge können in einem spanenden oder spanlosen Verfahren gebildet werden. Beispielsweise werden die Gewindegänge mittels eines Schneidwerkzeugs in den Rohling geschnitten.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird das Bilden des Einstichs vor dem Bilden der jeweiligen Gewindeabschnitte durchgeführt. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass ein Nachschneiden der Gewindegänge der jeweiligen Gewindeabschnitte entfallen kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird das Bilden der Gewindegänge des ersten Gewindeabschnitts und das Bilden der Gewindegänge des zweiten Gewindeabschnitts in einem Prozessschritt durchgeführt.
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Gemäß einem dritten Aspekt wird die Aufgabe durch ein System für eine fluiddichte Schraubverbindung gelöst. Das System umfasst einen Gewindestift gemäß einer der vorangehenden Ausführungsformen und eine mit dem Gewindestift korrespondierende Gewindebohrung zum Einschrauben des Gewindestifts. Zudem ist die Dichtmittelschicht dazu ausgebildet, sich in einem in die Gewindebohrung eingeschraubten Zustand, derart an die Gewindebohrung anzupassen, dass in der Dichtmittelschicht mit der Gewindebohrung korrespondierende Gewindegänge ausgebildet sind.
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Mittels des Systems kann die erfindungsgemäße Schraubverbindung bereitgestellt werden. Für das System gelten damit dieselben Vorteile und Modifikationen wie für den erfindungsgemäßen Gewindestift und das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen des Gewindestifts.
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Bei einem Einschrauben des Gewindestifts in eine korrespondierende Gewindebohrung kann die verformbare Dichtmittelschicht mittels des Gewindes der Gewindebohrung derart verformt werden, dass in der Dichtmittelschicht ein oder mehrere Gewindegänge gebildet werden. Dadurch kann ein Eindringen des Dichtmittels der Dichtmittelschicht in das Gewinde der Gewindebohrung verbessert und ein Abtragen der Dichtmittelschicht bei dem Einschrauben reduziert werden. Hierdurch kann zudem eine Schraubverbindung mit einer hohen Dichtwirkung für Fluide erreicht werden. Mit anderen Worten kann bei dem Einschrauben des Gewindestifts in die Gewindebohrung die Dichtmittelschicht zu einem dichtenden Gewinde geformt werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten, schematischen Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Seitenansicht eines Gewindestifts für eine fluiddichte Schraubverbindung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 eine Schnittansicht des in der 1 gezeigten Gewindestifts;
- 3 eine weitere Ansicht des in der 1 gezeigten Gewindestifts; und
- 4 eine schematische Seitenansicht eines Gewindestifts gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel nach dem Einschrauben in eine Gewindebohrung.
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1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Gewindestifts 100 für eine fluiddichte Schraubverbindung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Gewindestift 100 weist einen ersten Gewindeabschnitt 101 und einen zweiten Gewindeabschnitt 103 auf. Zudem weist der Gewindestift 100 einen zwischen dem ersten Gewindeabschnitt 101 und dem zweiten Gewindeabschnitt 103 angeordneten Einstich 105 auf. Ferner weist der Gewindestift 100 eine an dem Einstich 105 angeordnete verformbare Dichtmittelschicht 107 auf. Des Weiteren weist der Gewindestift 100 an seinen distalen Enden innerhalb der zugehörigen Gewindebereiche 101, 103 jeweils eine Schlupffase 109 auf. Ferner ist in der 1 eine Schnittlinie 111 dargestellt.
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Die 1 zeigt den Gewindestift 100 vor dem Einschrauben in eine Gewindebohrung oder Aufnahmebohrung (nicht dargestellt). Der Gewindestift 100 kann gemäß der Norm DIN 913 M5x5 oder gemäß der Norm DIN 913 M5x5 45H ausgebildet sein. Des Weiteren kann der Gewindestift 100 vor dem Einschrauben in die Gewindebohrung mit einer Gleitbeschichtung beschichtet werden. Beispielsweise ist die Gleitbeschichtung eine mineralölhaltige Emulsion, wie Shell Dromus B.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Einstich 105 ein umlaufender Außen-Einstich des Gewindestifts 100. Zudem bedeckt die Dichtmittelschicht 107 den Einstich 105 vollständig. Beispielswiese bildet die Dichtmittelschicht 107 eine Rundumbeschichtung. Zusätzlich bedeckt die Dichtmittelschicht 107 die jeweiligen Gewindeabschnitte 101, 103 teilweise. Insbesondere bedeckt die Dichtmittelschicht 107 die Flanken der Gewindeabschnitte 101, 103. Hierbei bleiben jedoch zumindest der jeweilige äußerste Gewindegang der Gewindeabschnitte 101, 103 frei von der Dichtmittelschicht 107, um ein Einschrauben des Gewindestifts 100 in die Gewindebohrung zu erleichtern., Auf diesen können jedoch Restbestände der Dichtmittelschicht 107 verbleiben, sofern diese die Einschraubfunktion nicht wesentlich beeinträchtigen. Beispielsweise ist die Dichtmittelschicht 107 eine aufgesprühte Schicht, insbesondere eine aufgesprühte Tuflok-Schicht, und entstehen die Restbestände während des Aufsprühens.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Gewindestift 100 durch die Dichtmittelschicht 107 360° umlaufend beschichtet sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Dicke der Dichtmittelschicht 107 derart gewählt werden, dass der Gewindestift 100 mit definiertem oder vorbestimmten Drehmoment in die Gewindebohrung eingeschraubt und/oder aus dieser herausgeschraubt wird. Die Bestimmung der Dicke der Dichtmittelschicht 107 kann hierbei in Anlehnung an die Norm DIN 267-28 erfolgen. Beispielsweise wird die Dicke der Dichtmittelschicht 107 derart gewählt, dass bei dem Einschrauben des Gewindestifts 100 in eine Prüfmutter ein Drehmoment von maximal 1,6Nm und beim Herausschrauben des Gewindestifts 100 aus der Prüfmutter ein Drehmoment von mindestens 0,4Nm aufgewendet wird. Hierbei kann das Einschrauben und/oder das Ausschrauben mittels eines Drehmomentmesszeugs bei maximal 30 Umdrehungen pro Minute erfolgen.
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2 zeigt eine Schnittansicht des in der 1 gezeigten Gewindestifts 100 entlang der Schnittlinie 111. In dieser Ansicht ist erkennbar, dass in dem Gewindestift 100 eine Betätigungseinrichtung 201 für ein Werkzeug gebildet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Betätigungseinrichtung 201 ein Innen-Sechskant. Die Betätigungseinrichtung 201 erstreckt sich innerhalb des Gewindestifts 100 von dem ersten Gewindebereich 101 über den Bereich des Einstichs 105 bis zu dem zweiten Gewindebereich 103.
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3 zeigt eine weitere Ansicht des in der 1 gezeigten Gewindestifts 100. Diese Ansicht ist auf die Betätigungseinrichtung 201 an dem ersten Gewindeabschnitt 101 gerichtet. In dieser Ansicht ist erkennbar, dass die Dichtmittelschicht 107 den Gewindestift 100 vollständig umläuft.
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4 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Gewindestifts 100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel nach dem Einschrauben in eine Gewindebohrung (nicht abgebildet). Durch das Einschrauben wurde zwischen den beiden Gewindeabschnitten 101, 103 die Dichtmittelschicht 107 zu einer Gewindedichtmittelschicht 401 verformt. Die Gewindedichtmittelschicht 401 wurde hierbei derart verformt, dass die Gewindegänge des ersten Gewindeabschnitts 101 nahtlos über die Gewindedichtmittelschicht 401 in die Gewindegänge des zweiten Gewindeabschnitts 103 übergehen.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Gewindestift
- 101
- erster Gewindeabschnitt
- 103
- zweiter Gewindeabschnitt
- 105
- Einstich
- 107
- Dichtmittelschicht
- 109
- Schlupffase
- 111
- Schnittlinie
- 201
- Betätigungseinrichtung
- 401
- Gewindedichtmittelschicht
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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