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Die Erfindung betrifft eine Axialdichtungseinrichtung zur Abdichtung eines Druckraums einer Bauteilgruppe, insbesondere zwischen einem Gehäuse und einer Welle oder einem Kolben, welche Axialdichtungseinrichtung wenigstens ein Dichtelement zur Abdichtung des Druckraums aufweist.
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Axialdichtungseinrichtungen zur Abdichtung von Druckräumen in Bauteilen bzw. Bauteilgruppen sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Üblicherweise umfasst eine solche Axialdichtungseinrichtung ein Dichtelement, das mittels mehrerer weiterer Elemente in einer festen räumlichen Beziehung zu dem Druckraum angeordnet wird. Beispielsweise umfasst die Axialdichtungseinrichtung einen Distanzring bzw. eine Distanzscheibe zur Abstützung des Dichtelements, insbesondere an einem Sicherungsring. Dabei kann ferner ein Element innerhalb des Dichtelements vorgesehen sein, dass zur Versteifung des Dichtelements dient. Mit anderen Worten bestehen Axialdichtungseinrichtungen nach dem Stand der Technik aus einer Vielzahl einzelner Bauteile bzw. Elemente, die bei der Montage einer Axialdichtungseinrichtung, also dem Verbringen der einzelnen Komponenten der Axialdichtungseinrichtung in den montierten Zustand in korrekter Reihenfolge aneinandergefügt bzw. zusammengesetzt werden müssen.
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Daher ist es unter Umständen erforderlich, dass die Montage mit Hilfe eines Werkzeugs durchzuführen. Ferner ist aufgrund der Einzelteile, die aneinandergefügt bzw. zu der Axialdichtungseinrichtung zusammengesetzt werden müssen, ein Falschvorbau möglich. Des Weiteren ist es möglich, eine Komponente der Axialdichtungseinrichtung bei der Montage zu vergessen. Aufgrund der miteinander zu fügenden Einzelteile einer solchen Axialdichtungseinrichtung ist der benötigte Bauraum ferner verbesserungswürdig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Axialdichtungseinrichtung anzugeben.
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Die Aufgabe wird durch eine Axialdichtungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Axialdichtungseinrichtung gemäß der Erfindung eine mit dem Dichtelement verbundene Abstützeinrichtung, die wenigstens einen zumindest teilweise in dem Dichtelement angeordneten Abstützabschnitt und einen Sicherungsabschnitt zur Sicherung der Axialdichtungseinrichtung an einem Bauteil einer Bauteilgruppe, sowie einen den Abstützabschnitt mit dem Sicherungsabschnitt verbindenden Verbindungsabschnitt aufweist. Demnach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Axialdichtungseinrichtung eine Abstützeinrichtung aufweist, die mit dem Dichtelement verbunden und dazu ausgebildet ist, das Dichtelement in einem montierten Zustand gegenüber der den Druckraum aufweisenden Bauteilgruppe abzustützen. Die Axialdichtungseinrichtung muss dabei nicht aus Einzelteilen, wie im Stand der Technik üblich, montiert werden, sondern es ist möglich, die Axialdichtungseinrichtung als ein Bauteil zu montieren.
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Dazu ist die Abstützeinrichtung durch den Abstützabschnitt mit dem Dichtelement verbunden, wobei die Abstützeinrichtung einen Verbindungsabschnitt aufweist, der den Abstützabschnitt mit einem Sicherungsabschnitt verbindet. Mit anderen Worten ist die Abstützeinrichtung über den Sicherungsabschnitt in montiertem Zustand an dem Bauteil bzw. der Baugruppe gesichert und die Axialdichtungseinrichtung stützt ferner das Dichtelement über den Abstützabschnitt der Abstützeinrichtung ab. Da de Abstützabschnitt und des Sicherungsabschnitt über den Verbindungsabschnitt verbunden sind, kann die Axialdichtungseinrichtung komplett in einem Stück montiert werden. Dadurch entfallen die zuvor aufgezählten Nachteile an Axialdichtungseinrichtung im Stand der Technik, beispielsweise der mögliche Falschverbau, das mögliche Vergessen eines Einzelteils oder der benötigte Bauraum, der durch die Integration der einzelnen Funktionen, die üblicherweise durch einzelne Komponenten erfüllt werden, reduziert werden kann.
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Im Rahmen dieser Anmeldung kann der Begriff „axial“ insbesondere auf diejenige Richtung hindeuten, in der die Axialdichtungseinrichtung den Druckraum abdichtet. beispielsweise kann die Axialdichtungseinrichtung parallel zu einer Wandung des Druckraums der Bauteilgruppe verlaufen, der durch die Axialdichtungseinrichtung abgedichtet wird. Der Begriff Bauteilgruppe kann jedwede Kombination bzw. Anordnung von Bauteilen betreffen, insbesondere ist dabei auch möglich, dass ein einzelnes Bauteil die Bauteilgruppe ausbildet.
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Besonders bevorzugt kann dabei vorgesehen sein, dass der Abstützabschnitt und der Verbindungsabschnitt und der Sicherungsabschnitt einteilig, insbesondere einstückig, ausgebildet sind. Die drei Abschnitte der Abstützeinrichtung, nämlich der Abstützabschnitt, der Verbindungsabschnitt und der Sicherungsabschnitt können folglich miteinander verbunden oder direkt einstückig, also materialeinheitlich, ausgebildet sein. Die Abstützeinrichtung kann beispielsweise Topf-förmig ausgebildet sein, wobei die einzelnen Abschnitte entsprechend umgeformt werden können. Ferner kann das Dichtelement unmittelbar an den Abstützabschnitt angeformt sein bzw. wenigstens einen Teil des Abstützabschnitts aufnehmen.
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Die Abstützeinrichtung kann in montiertem Zustand bevorzugt einen zweifach gewinkelten, bevorzugt im Wesentlichen Z-förmigen oder Z-artigen, Querschnitt aufweisen. Im Falle von rotationssymmetrischen Bauteilen bzw. Bauteilgruppen, handelt es sich hierbei um den halben Querschnitt in Bezug auf eine Rotationsachse bzw. Symmetrieachse der Axialdichtungseinrichtung. Mit anderen Worten ist die Abstützeinrichtung bevorzugt im Wesentlichen Topf-förmig, wobei jede Hälfte des Querschnitts zweifach gewinkelt ausgebildet ist, beispielsweise kann der Abstützabschnitt und der Sicherungsabschnitt um 90° (bzw. -90°) gegenüber dem Verbindungsabschnitt gewinkelt ausgebildet sein.
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Die erfindungsgemäße Axialdichtungseinrichtung kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass der Sicherungsabschnitt wenigstens ein Eingriffselement, bevorzugt wenigstens drei Eingriffselemente, aufweist, welches Eingriffselement dazu ausgebildet ist, insbesondere radial, in eine korrespondierende Ausnehmung einer Wandung des abzudichtenden Druckraums einzugreifen. Der Sicherungsabschnitt, der die Aufgabe eines Sicherungsrings in Bezug auf eine aus dem Stand der Technik bekannte Axialdichtungseinrichtung erfüllt, kann folglich wenigstens ein Eingriffselement aufweisen, das die Axialdichtungseinrichtung in einem montierten Zustand in dem Druckraum sichern kann. Bevorzugt kann das Eingriffselement dabei in eine dafür vorgesehene Ausnehmung in einer Wandung des abzudichtenden Druckraums eingreifen und sonach auf die Axialdichtungseinrichtung wirkende Kräfte an der Wandung abstützen bzw. in die Wandung einleiten. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Sicherungsabschnitt wenigstens drei Eingriffselemente aufweist, die beispielsweise äquidistant in Umfangsrichtung des Sicherungsabschnitts angeordnet sind. Selbstverständlich kann eine beliebige Anzahl von Eingriffselementen vorgesehen sein, die in beliebiger Anordnung am Sicherungsabschnitt verteilt vorgesehen sein können.
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Insbesondere kann der wenigstens eine Sicherungsabschnitt wenigstens drei durch Aussparungen in Umfangsrichtung voneinander, bevorzugt äquidistant, beabstandete Eingriffselemente aufweisen. Mit anderen Worten können die Eingriffselemente durch Aussparungen voneinander beabstandet sein, sodass in Umfangsrichtung im Wechsel jeweils eine Aussparung auf ein Eingriffselement folgt bzw. jedes Eingriffselement von zwei Aussparungen und jede Aussparung von zwei Eingriffselement in Umfangsrichtung umgeben ist. Das durch die Eingriffselemente und die Aussparungen ausgebildete Muster ist demnach mit einem Zinnenmuster vergleichbar.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Axialdichtungseinrichtung kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Eingriffselement in montiertem Zustand gegenüber dem Verbindungsabschnitt gewinkelt ist, bevorzugt um 90°. Demnach kann sich der Verbindungsabschnitt bevorzugt im Wesentlichen in Axialrichtung erstrecken, sodass das gegenüber dem Verbindungsabschnitt gewinkelt angeordnete Eingriffselement im Wesentlichen in Radialrichtung von dem Verbindungsabschnitt abragt und somit in eine in einer Wandung des Druckraums angeordnete Ausnehmung eingreifen kann. Somit kann, falls sich der Verbindungsabschnitt in Axialrichtung erstreckt, das wenigstens eine Eingriffselement um 90° gegenüber dem Verbindungsabschnitt gewinkelt ausgebildet sein, sodass ein Eingriff in eine in der Wandung des Druckraums vorgesehene Ausnehmung möglich ist.
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Die erfindungsgemäße Axialdichtungseinrichtung kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass der Verbindungsabschnitt im Bereich des Abstützelements einen ersten Teil und im Bereich des wenigstens einen Eingriffselements einen zweiten Teil aufweist, wobei in nicht montiertem Zustand der erste Teil gegenüber dem zweiten Teil gewinkelt ist. Somit kann der Verbindungsabschnitt im Wesentlichen zwei Teile aufweisen, nämlich einen ersten Teil im Bereich des Abstützabschnitts und einen zweiten Teil im Bereich des Sicherungsabschnitt, insbesondere im Bereich des wenigstens einen Eingriffselements.
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Die beiden Teile des Verbindungsabschnitts können in nicht montiertem Zustand, also in einem Ausgangszustand der Abstützeinrichtung, bevor die Axialdichtungseinrichtung an einer Bauteilgruppe montiert wird, unter einem festgelegten Winkel zueinander angeordnet sein. Der festgelegte Winkel weicht dabei bevorzugt von 0° bzw. 180° ab. Der Verbindungsabschnitt ist sonach in sich gewinkelt bzw. gebogen. Bei der Montage der Axialdichtungseinrichtung ist der zweite Teil somit gegenüber dem ersten Teil vorgespannt, sodass der Eingriff des Eingriffselements in eine korrespondierende Ausnehmung in der Wandung des Dichtraums verbessert wird. Das wenigstens eine Eingriffselement des Verbindungsabschnitts schnappt sonach bei Einführen der Axialdichtungseinrichtung in die Ausnehmung in der Wandung des Druckraums.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Axialdichtungseinrichtung kann vorgesehen sein, dass die Abstützeinrichtung wenigstens einen zweiten Abstützabschnitt aufweist, der sich von dem Verbindungsabschnitt aus weiter in das Dichtelement erstreckt, bevorzugt gewinkelt, insbesondere um 90°, zu dem Abstützabschnitt. Demnach kann vorgesehen sein, dass die Abstützeinrichtung einen weiteren Abstützabschnitt aufweist, der sich von dem Verbindungsabschnitt aus, also von dem (ersten) Abstützabschnitt der Abstützeinrichtung aus weiter in das Dichtelement hinein erstreckt. Wie zuvor beschrieben, ist das Dichtelement über den (ersten) Abstützabschnitt mit dem Verbindungsabschnitt, also der Abstützeinrichtung verbunden. Der (erste) Abstützabschnitt kann beispielsweise flächig mit dem Dichtelement verbunden sein, wobei der zweite Abstützabschnitt weiter in das Dichtelement eingreifen kann. Zum Beispiel kann der (erste) Abstützabschnitt im Wesentlichen radial angeordnet sein und der zweite Abstützabschnitt kann im Wesentlichen in Axialrichtung verlaufen. Grundsätzlich ist die geometrische Ausgestaltung des zweiten Abstützabschnitts von der konkreten Form des Dichtelements abhängig, wobei durch den zweiten Abstützabschnitt eine verbesserte Abstützung bzw. Steifigkeit des Dichtelements erreicht werden kann.
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Ferner kann bei der erfindungsgemäßen Axialdichtungseinrichtung vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Eingriffselement und/oder wenigstens ein Teil des Abstützabschnitts und/oder wenigstens ein Teil des wenigstens einen zweiten Abstützabschnitts laschenförmig oder laschenartig und gegenüber einem angrenzenden Teil der Abstützeinrichtung gewinkelt, bevorzugt gebogen, ausgebildet sind. Demnach können beispielsweise die Eingriffselemente gegenüber dem Verbindungsabschnitt laschenförmig ausgebildet und abgewinkelt, beispielsweise gebogen, ausgebildet sein. Wie zuvor beschrieben, kann die Abstützeinrichtung im Grundsatz topf-förmig ausgebildet sein, wobei die Eingriffselemente als voneinander durch Aussparungen beabstandete Laschen ausgebildet sein können. Die Eingriffselemente sind dabei gegenüber dem angrenzenden Verbindungsabschnitt, zum Beispiel um 90°, gewinkelt, insbesondere gebogen. Ebenso kann der (erste) Abstützabschnitt und/oder der zweite Abstützabschnitt laschenförmig ausgebildet sein und im Falle des (ersten) Abstützabschnitt gegenüber dem Verbindungsabschnitt und im Falle des zweiten Abstützabschnitt gegenüber dem ersten Abstützabschnitt gewinkelt ausgebildet sein.
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Daneben betrifft die Erfindung eine Bauteilgruppe, aufweisend einen Druckraum, insbesondere einen zwischen zwei Bauteilen oder Abschnitten der Bauteilgruppe angeordneten Druckraum, wobei die Bauteilgruppe wenigstens eine erfindungsgemäße Axialdichtungseinrichtung, wie zuvor beschrieben, aufweist. Wie ebenfalls zuvor beschrieben kann die Bauteilgruppe eine beliebige Anzahl an Bauteilen, beispielsweise zwei Bauteile, umfassen. Es ist ebenso möglich, dass die Bauteilgruppe nur ein einzelnes Bauteil umfasst. Grundsätzlich sind sämtliche im Hinblick auf die Axialdichtungseinrichtung beschriebenen Vorteile, Einzelheiten und Merkmale vollständig auf die Bauteilgruppe übertragbar und umgekehrt. Die Axialdichtungseinrichtung wird in der Bauteilgruppe dazu verwendet, den Druckraum der Bauteilgruppe gegenüber der Umgebung bzw. einem angrenzenden Druckraum, abzudichten.
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Bevorzugt weist dabei wenigstens eine Wandung der Bauteilgruppe eine Ausnehmung auf, mit der das wenigstens eine Eingriffselement in montiertem Zustand in Eingriff steht. Mit anderen Worten kann das Eingriffselement bei der Montage der Axialdichtungseinrichtung an dem Druckraum der Bauteilgruppe in die Ausnehmung in der Wandung der Bauteilgruppe eingreifen und somit die Axialdichtungseinrichtung an der Wandung der Bauteilgruppe sichern, insbesondere abstützen. Auf das Dichtelement der Axialdichtungseinrichtung wirkende Drücke bzw. Kräfte, können sonach über die Abstützeinrichtung in die Wandung der Bauteilgruppe eingeleitet und somit abgestützt werden.
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Die wenigstens eine Wandung der Bauteilgruppe weist bevorzugt eine in Axialrichtung zwischen montierter Position der Axialdichtungseinrichtung und Aussparung angeordnete Verjüngung auf. Die Verjüngung der Wandung der Bauteilgruppe bewirkt vorteilhafterweise, dass das Dichtelement beim Einführen in die Bauteilgruppe nicht an der Ausnehmung in der Wandung in der Bauteilgruppe beschädigt wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Fig.en erläutert. Die Fig.en sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 eine erfindungsgemäße Axialdichtungseinrichtung in nicht montiertem Zustand; und
- 2 eine erfindungsgemäße Bauteilgruppe mit der erfindungsgemäßen Axialdichtungseinrichtung aus 1 in montiertem Zustand.
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1 zeigt schematisch einen Teil eines Querschnitts einer Axialdichtungseinrichtung 1 zur Abdichtung eines Druckraums 2 einer Bauteilgruppe 3, insbesondere kann der Druckraum 2 zwischen einem Gehäuse 4 und einem Kolben 5 angeordnet sein (2). Die Axialdichtungseinrichtung 1 weist ein Dichtelement 6 auf, das beispielsweise aus einem Elastomer ausgebildet ist. Der in 1 dargestellte Teil des Querschnitts der Axialdichtungseinrichtung 1 ist beispielsweise in Bezug auf eine Symmetrieachse 9 rotationssymmetrisch. Ersichtlich weist die dargestellte Hälfte des Querschnitts der Axialdichtungseinrichtung 1 eine im Wesentlichen Z-förmige bzw. Z-artige Form auf.
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Mit dem Dichtelement 6 ist eine Abstützeinrichtung 7 der Axialdichtungseinrichtung 1 verbunden, welche Abstützeinrichtung 7 einen in dem Dichtelement 6 angeordneten und mit dem Dichtelement 6 verbundenen (ersten) Abstützabschnitt 8 aufweist. Die Abstützeinrichtung 7 weist ferner einen Sicherungsabschnitt 10 auf, wobei der (erste) Abstützabschnitt 8 und der Sicherungsabschnitt 10 mittels eines Verbindungsabschnitts 11 miteinander verbunden sind. Des Weiteren weist die Axialdichtungseinrichtung 1, insbesondere die Abstützeinrichtung 7, einen zweiten Abstützabschnitt 12 auf, der sich gegenüber dem (ersten) Abstützabschnitt 8 weiter in das Dichtelement 6 hinein erstreckt.
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Der Verbindungsabschnitt 11 der Abstützeinrichtung 7 weist ferner zwei Teile 13, 14 auf, wobei ein erster Teil 13 im Bereich des (ersten) Abstützabschnitts 8 und ein zweiter Teil 14 im Bereich des Sicherungsabschnitts 10 angeordnet ist. Der erste Teil 13 und der zweite Teil 14 des Verbindungsabschnitts 11 sind in dem in 1 dargestellten nicht montiertem Zustand um einen Winkel 15, beispielsweise 120°, gegeneinander abgewinkelt. Demnach kann bei der Montage der Axialdichtungseinrichtung 1 der zweite Teil 14 verschwenkt werden, sodass der Winkel 15 verändert, insbesondere reduziert wird, um eine Montage zu vereinfachen bzw. die Axialdichtungseinrichtung 1 in montiertem Zustand verbessert zu sichern.
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Dazu ist in 2 der montierte Zustand der Axialdichtungseinrichtung 1 dargestellt, in dem diese den Druckraum 2 der Bauteilgruppe 3 in Axialrichtung abdichtet. Selbstverständlich sind auch in dieser Darstellung die Bauteilgruppe 3 und die Axialdichtungseinrichtung 1 rotationssymmetrisch in Bezug auf die Symmetrieachse 9. Ersichtlich wird das Dichtelement 6 bei der Montage zwischen die beiden Bauteile 4, 5 der Bauteilgruppe 3 eingeführt, wobei das Dichtelement 6 an einer Verjüngung 16 einer Wandung 17 der Bauteilgruppe 3 entlang bewegt werden kann. Ferner kann dabei der zweite Teil 14 des für Verbindungsabschnitts 7 gegenüber dem ersten Teil 13 verformt, insbesondere verbogen werden, sodass sich ein Winkel 18, der gegenüber dem Winkel 15 reduziert ist, einstellt. Der Sicherungsabschnitt 10 weist dabei Eingriffselemente 19 auf, die in Umfangsrichtung des Sicherungsabschnitts 10, bevorzugt äquidistant, verteilt sind und in eine in der Wandung 17 vorgesehene Ausnehmung 20 eingreifen.
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Dabei ist es insbesondere möglich, dass der zweite Teil 14 des Verbindungsabschnitts 11 gegenüber dem ersten Teil 13 verformt wird, sodass die Eingriffselemente 19 an der Wandung 17 der Bauteilgruppe 3 anliegen, bis die Eingriffselemente 19 in Eingriff mit der Ausnehmung 20 kommen und mit anderen Worten in die Ausnehmung 20 einschnappen können. Ein selbsttätiges Lösen des Sicherungsabschnitts 10, insbesondere der Eingriffselemente 19 aus der Ausnehmung 20, ist daher verhindert.
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Die einzelnen Eingriffselemente 19 sind bevorzugt mittels Aussparungen (nicht dargestellt) voneinander beabstandet, sodass in Umfangsrichtung jeweils zwei Aussparungen ein Eingriffselement 19 und jeweils zwei Eingriffselement 19 eine Aussparung umgeben. Das Profil der Eingriffselemente 19 und der Aussparungen kann somit mit einem Zinnenmuster verglichen werden. Ferner ist es möglich, dass sich die Aussparungen bis zu einem Übergang zwischen dem ersten Teil 13 und im zweiten Teil 14 des Verbindungsabschnitts 11 erstrecken, sodass das Verformen des zweiten Teils 14 relativ zu dem ersten Teil 13, wie zuvor beschrieben, verbessert werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Axialdichtungseinrichtung
- 2
- Druckraum
- 3
- Bauteilgruppe
- 4
- Gehäuse
- 5
- Kolben
- 6
- Dichtelement
- 7
- Abstützeinrichtung
- 8
- Abstützabschnitt
- 9
- Symmetrieachse
- 10
- Sicherungsabschnitt
- 11
- Verbindungsabschnitt
- 12
- zweiter Abstützabschnitt
- 13
- erster Teil
- 14
- zweiter Teil
- 15
- Winkel
- 16
- Verjüngung
- 17
- Wandung
- 18
- Winkel
- 19
- Eingriffselement
- 20
- Ausnehmung
