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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Batteriepackung, die eine Batteriezelle in einem Gehäuse unterbringt.
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HINTERGRUND DES STANDES DER TECHNIK
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Patentdokument 1 offenbart ein Beispiel eines Batteriemoduls, das Batteriezellen unterbringt, die miteinander in einem Rahmen verbunden und integriert sind.
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DOKUMENTE DES STANDES DER TECHNIK
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PATENTDOKUMENT
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- Patentdokument 1: offengelegte japanische Patentanmeldung JP 2013-171796 A
- Patentdokument 2: JP 2013 89375 A
- Patentdokument 3: DE 44 11 289 A1
- Patentdokument 4: CN 202 749 428 U
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
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Jede Batteriezelle der
JP 2013-171796 A hat ein Abgabeventil, das Gas, das in der Batteriezelle erzeugt wird, aus der Batteriezelle heraus abgibt. Wenn jedoch das Gas aus der Batteriezelle und in den Rahmen abgegeben wird, nimmt der Druck in dem Rahmen zu. Dies kann den Rahmen beschädigen.
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Die
JP 2013 89375 A offenbart eine Batteriepackung mit einem Deckel zum Schließen eines Durchgangslochs eines Gehäuses. Der Deckel ist durch eine Schraube fixiert. Eine Dichtung ist zwischen dem Deckel und einem Durchgangslochumgebungsabschnitt angeordnet. Ferner ist ein Abstandselement zwischen dem Deckel und dem Durchgangslochumgebungsabschnitt angeordnet.
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Die
DE 44 11 289 A1 offenbart eine Batteriepackung mit einem Deckel zum Schließen eines Durchgangslochs eines Gehäuses. Der Deckel wird an einen Durchgangslochumgebungsabschnitt des Gehäuses mittels eines weiteren Deckels gedrückt. Der Deckel weist eine Dichtung an seiner Aussenseite auf. Genauer gesagt ist die Aussenseite des Deckels in der Dichtung eingebettet. Der weitere Deckel drückt gegen die Dichtung in einem Zustand, bei dem der Deckel das Durchgangsloch des Gehäuses schließt.
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Die
CN 202 749 428 U offenbart eine Batteriepackung mit einem Deckel zum Schließen eines Durchgangslochs eines Gehäuses. Der Deckel weist einen Innenvorsprung auf, der in einen Zwischenraum oder Spalt des Gehäuses gesetzt wird. In dem Spalt des Gehäuses ist eine Dichtung angeordnet. Wenn der Deckel das Gehäuse verschließt, kann der Innenvorsprung die Dichtung drücken.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Batteriepackung vorzusehen, die eine übermäßige Zunahme des Drucks des Rahmes einschränkt, während eine hermetische Abdichtung des Rahmens sichergestellt ist.
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LÖSUNG DES PROBLEMS
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Die Aufgabe ist durch eine Batteriepackung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. In dem vorstehend erläuterten Aufbau dichtet die Dichtung hermetisch das Gehäuse ab. Des Weiteren verformt, wenn der Innendruck des Gehäuses ansteigt, der Deckel und entlastet den Innendruck des Gehäuses.
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Wenn die Festziehkraft der Schraube die Dichtung komprimiert, dichtet der vorstehend erläuterte Aufbau hermetisch das Gehäuse ab. Jedoch kann in Abhängigkeit von der Festziehkraft der Schraube das Kompressionsverhältnis der Dichtung unzureichend sein und zu einer unzureichenden hermetischen Abdichtung des Gehäuses führen. Alternativ kann die Dichtung beschädigt werden, wenn sie übermäßig komprimiert wird.
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In dieser Hinsicht schränkt das Abstandselement die Bewegung des Deckels zu dem Durchgangslochumgebungsabschnitt ein, wenn die Schraube festgezogen wird. Demgemäß ermöglicht das Abstandselement, dass das Kompressionsverhältnis der Dichtung reguliert wird, und ermöglicht, dass die Dichtung in einer geeigneten Weise komprimiert wird.
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Figurenliste
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- 1A zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Batteriepackung.
- 1B zeigt eine perspektivische Explosionsansicht eines Durchgangslochs und eines Deckels der Batteriepackung von 1A.
- 2 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 2-2 in 1B.
- 3 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 3-3 in 2.
- 4 zeigt eine Querschnittsansicht der Batteriezelle von 1A.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG
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Ein Ausführungsbeispiel einer Batteriepackung 10 ist nachstehend beschrieben.
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Wie dies in 1A gezeigt ist, hat die Batteriepackung 10 ein Gehäuse 11 und Batteriemodule 21, die in dem Gehäuse 11 untergebracht sind. Jedes Batteriemodul 21 hat Batteriezellen 22. Das Gehäuse 11 hat einen Rahmen 18 und einen Deckel 33. Der Rahmen 18 hat ein rechteckiges Durchgangsloch 31. Der Deckel 33 ist eine rechteckige Platte, die das Durchgangsloch 31 schließt.
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Der Rahmen 18 hat einen Hauptkörper 12 mit einer Form eines viereckigen Kastens. Der Hauptkörper 12 hat eine Öffnung, eine (nicht gezeigte) Bodenwand und vier Seitenwände, die sich von den Rändern der Bodenwand erstrecken. Der Rahmen 18 hat des Weiteren eine flache Platte 17, die die Öffnung des Hauptkörpers 12 bedeckt. Der Hauptkörper 12 und die flache Platte 17 sind miteinander beispielsweise durch ein Haftmittel verbunden.
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Wie dies in den 1A und 1B gezeigt ist, hat eine der vier Seitenwände 14 das Durchgangsloch 31. Ein Abschnitt des Rahmens 18 (insbesondere eine Seitenwand 14 des Hauptkörpers 12), der das Durchgangsloch 31 definiert, das heißt der Abschnitt, der das Durchgangsloch 31 umgibt, wird als Durchgangslochumgebungsabschnitt 32 bezeichnet. Das Durchgangsloch 31 ist durch den Deckel 33 geschlossen, der an dem Durchgangslochumgebungsabschnitt 32 fixiert ist.
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Wie dies in den 2 und 3 gezeigt ist, hat der Durchgangslochumgebungsabschnitt 32 Befestigungslöcher 34. Die Wandfläche, die jedes Befestigungsloch 34 definiert, ist mit einem Gewinde versehen. Die Befestigungslöcher 34 sind an Seiten angeordnet, die zu dem Durchgangsloch 31 entgegengesetzt sind. Genauer gesagt sind die Befestigungslöcher 34 in dem Durchgangslochumgebungsabschnitt 32 an Abschnitten angeordnet, die den beiden seitlichen Enden des Durchgangslochs 31 entsprechen. Drei Befestigungslöcher 34 sind an jeder Seite des Durchgangslochs 31 in der Längsrichtung des Durchgangslochs 31 ausgerichtet. Der Deckel 33 hat Einführlöcher 35, die den Befestigungslöchern 34 entsprechen und sich durch den Deckel 33 in der Richtung der Dicke erstrecken. In der nachfolgenden Beschreibung sind von den vier Enden 41 bis 44 des Deckels 33 die Enden, die den beiden gegenüberliegenden langen Seiten entsprechen, als das erste Ende 41 und das zweite Ende 42 bezeichnet, und die Enden, die den beiden gegenüberliegenden kurzen Seiten entsprechen, sind als das dritte Ende 43 und das vierte Ende 44 bezeichnet.
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Wie dies in den 1A und 1B gezeigt ist, sind die Einführlöcher 35 an den ersten Enden 41 und den zweiten Enden 42 angeordnet. Drei Einführlöcher 35 sind entlang jeder der Seiten des ersten Endes 41 und des zweiten Endes 42 (lange Seiten des Deckels 33) ausgerichtet. Die Einführlöcher 35 sind nicht an den Ecken des Deckels 33 angeordnet. Die Einführlöcher 35 sind in der Richtung ausgerichtet, in der das dritte Ende 43 und das vierte Ende 44 zueinander entgegengesetzt sind (die Richtung von dem dritten Ende 43 zu dem vierten Ende 44).
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Das heißt die beiden seitlichen Enden des Deckels 33 weisen die Einführlöcher 35 auf. Das dritte Ende 43 und das vierte Ende 44 weisen die Einführlöcher 35 nicht auf.
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Wie dies in den 2 und 3 gezeigt ist, sind eine Dichtung 36 und zwei Abstandselemente 37 zwischen dem Deckel 33 und dem Durchgangslochumgebungsabschnitt 32 angeordnet. Die Dichtung 36 hat die Form eines viereckigen Rahmens und steht mit dem gesamten Umfangsbereich des Deckels 33 in Kontakt, um das Gehäuse 11 hermetisch abzudichten. Jedes Abstandselement 37 ist zu der Innenseite hin von dem Abschnitt des Deckels 33, der mit der Dichtung 36 in Kontakt steht, angeordnet. Die Abstandselemente 37 sind aus Harz (Kunststoff) ausgebildet und haben einen höheren Verformungswiderstand als die Dichtung 36. In dieser Weise sind die Abstandselemente 37 an der Innenseite der Dichtung 36 angeordnet. Die beiden Abstandselemente 37, die jeweils die Form einer rechteckigen Platte haben, sind an den beiden Seiten des Durchgangslochs 31 jeweils gegenüberliegend dem ersten Ende 41 und dem zweiten Ende 42 des Deckels 33 angeordnet. Das heißt die beiden Abstandselemente 37 erstrecken sich in der Längsrichtung des Deckels 33 und sind zwischen dem Durchgangslochumgebungsabschnitt 32 und dem ersten und zweiten Ende 41 und 42 des Deckels 33 angeordnet. Jedes Abstandselement 37 hat drei Einführlöcher 38, die den Befestigungslöchern 34 und den Einführlöchern 35 entsprechen. Des Weiteren fungiert jedes Abstandselement 37 zum Beibehalten eines Zwischenraums (Spalt) zwischen dem Deckel 32 und dem Durchgangslochumgebungsabschnitt 32.
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Der Deckel 33, die beiden Abstandselemente 37 und der Durchgangslochumgebungsabschnitt 32 sind so angeordnet, dass die Einführlöcher 35, die Einführlöcher 38 und die Befestigungslöcher 34 in Ausrichtung sind. Schrauben B1 sind durch die Einführlöcher des Deckels 33 und die Einführlöcher der Abstandselemente 37 eingeführt und an den Befestigungslöchern 34 befestigt, um den Deckel 33, die Dichtung 36 und die beiden Abstandselemente 37 an dem Durchgangslochumgebungsabschnitt 32 zu fixieren. In dieser Weise sind die Schrauben B1 durch jedes Abstandselement 37 eingeführt.
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Wie dies in 4 gezeigt ist, hat jede Batteriezelle 22 (beispielsweise eine wiederaufladbare Lithiumionen- oder Nickelmetallhydridbatterie) ein Batteriegehäuse 23. Eine Elektrodenbaugruppe 24 und eine elektrolytische Lösung 25 sind in dem Batteriegehäuse 23 untergebracht. Das Batteriegehäuse 23 hat einen kastenförmigen Gehäusekörper 26, der die Elektrodenbaugruppe 24 unterbringt und eine Öffnung und eine Bodenwand hat, und eine Abdeckung 27, die die Form einer rechteckigen Platte hat und die Öffnung des Gehäusekörpers 26 schließt. Die Abdeckung 27 hat ein Loch 28, das sich durch die Abdeckung 27 in der Richtung der Dicke erstreckt. Ein Abgabeventil 29, das in dem Loch 28 angeordnet ist, öffnet dann, wenn der Innendruck des Batteriegehäuses 23 einen spezifischen Druck überschreitet. Der „spezifische Druck“ ist auf einen Druck festgelegt, der das Abgabeventil 29 bricht, bevor das Batteriegehäuse 23 beschädigt wird.
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Der Betrieb der Batteriepackung 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist nachstehend beschrieben.
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Wenn eine Anomalität in einer Batteriezelle 22 auftritt und das entsprechende Abgabeventil 29 öffnet, wird Gas in das Gehäuse 11 von dem Batteriegehäuse 23 abgegeben. Das von der Batteriezelle 22 abgegebene Gas erhöht den Innendruck des Gehäuses 11. Wie dies in 3 gezeigt ist, werden, wenn der Innendruck des Gehäuses 11 bis zu einem vorbestimmten Druck ansteigt, das dritte Ende 43 und das vierte Ende 44 des Deckels 33 in einer Richtung verformt, in der das dritte Ende 43 und das vierte Ende 44 von dem Durchgangslochumgebungsabschnitt 32 getrennt werden (Strichpunktlinien in 3 zeigen die Verformung von lediglich dem vierten Ende 44). Genauer gesagt erstrecken sich die verformten Abschnitte von dem Abschnitt, an dem die Schrauben B1, die am nächsten zu dem dritten Ende 43 sind, an der Seite des dritten Endes 43 angeordnet sind, und von dem Abschnitt, an dem die Schrauben B1, die zu dem vierten Ende 44 am nächsten sind, an der Seite des vierten Endes 44 angeordnet sind. Wenn der Innendruck des Gehäuses 11 zu dem vorbestimmten Druck ansteigt, werden die Abschnitte des Deckels 33, die weiter zu der Außenseite von den in Längsrichtung gesehen äußersten Schrauben B1 angeordnet sind, in der Richtung verformt, in der die Abschnitte von dem Durchgangslochumgebungsabschnitt 32 getrennt werden. In dieser Weise werden die Abschnitte des Deckels 33 so verformt, dass das Gas von dem Gehäuse 11 freigegeben wird. Der „vorbestimmte Druck“ wird so festgelegt, dass er niedriger als der Druck ist, der das Gehäuse 11 bricht. Der Deckel 33 fungiert teilweise als Druckentlastungsventil, um den Druck des Gehäuses 11 zu entlasten.
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Die beiden Abstandselemente 37 sind zwischen dem Deckel 33 und dem Durchgangslochumgebungsabschnitt 32 entsprechend den Abschnitten angeordnet, an denen die Schrauben B1 eingeführt sind. Somit begrenzen, wenn die Schrauben B1 befestigt werden, die Abstandselemente 37 das Festziehen der Schrauben B1. Die auf die Dichtung 36 durch den Deckel 33 aufgebrachte Kraft beim Festziehen der Schrauben B1 kann durch die Beziehung zwischen dem Verformungswiderstand der Abstandselemente 37 und dem Verformungswiderstand der Dichtung 36, die Positionsbeziehung der Abstandselemente 37, der Dichtung 36 und der Schrauben B1, die Beziehung zwischen der Dicke der Abstandselemente 37 und der Dicke der Dichtung 36 und dergleichen reguliert werden. Somit kann das Kompressionsverhältnis der Dichtung 36 reguliert werden und eine übermäßige oder unzureichende Kompression (Zusammendrücken) der Dichtung 36 kann vermieden werden durch die Wahl der Dicke der Abstandselemente 37, des Verformungswiderstandes der Abstandselemente 37 und der Orte der Abstandselemente 37.
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Das vorstehend erläuterte Ausführungsbeispiel hat die nachstehend beschriebenen Vorteile.
- (1) Die Abstandselemente 37 sind zwischen dem Deckel 33 und dem Durchgangslochumgebungsabschnitt 32 angeordnet. Die Abstandselemente 37 ermöglichen, dass das Kompressionsverhältnis der Dichtung 36 reguliert wird. Somit können beim Festziehen der Schrauben B1 Situationen vermieden werden, bei denen die Kompression (das Zusammendrücken) der Dichtung 36 unzureichend oder übermäßig ist. Dies ermöglicht, dass die Dichtung 36 in geeigneter Weise komprimiert (zusammengedrückt) wird.
- (2) Die Abstandselemente 37 haben einen höheren Verformungswiderstand als die Dichtung 36. Somit kann das Festziehen der Schrauben B1 in einer geeigneten Weise reguliert werden, und ein übermäßiges Komprimieren der Dichtung 36 kann vermieden werden.
- (3) Die Dichtung 36 steht mit dem gesamten Umfangsbereich des Deckels 33 in Kontakt. Die Abstandselemente 37 sind zu der inneren Seite von der Dichtung 36 hin angeordnet. Das heißt die Abstandselemente 37 sind zu der Innenseite hin von den Abschnitten hin angeordnet, an denen die Dichtung 36 mit dem Deckel 33 in Kontakt steht. Somit ist das Abstandselement 37 durch die Dichtung 36 umgeben und wird der Umgebungsluft nicht ausgesetzt. Dies verhindert eine Verschlechterung der Abstandselemente 37.
- (4) Eine Vielzahl vorgesehener Schauben B1 sind durch jedes Abstandselement 37 eingeführt. Wenn ein separates Abstandselement 37 für jede Schraube B1 vorgesehen ist, kann das Abstandselement 37 angeordnet werden, bevor die Schraube B1 festgezogen wird, und kann Schwierigkeiten verursachen, wenn die Schraube B1 festgezogen ist. Das Festziehen der Schauben B wird erleichtert, wenn eine Vielzahl an Schrauben B1 das gleiche Abstandselement 37 wie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel miteinander teilen.
- (5) Die Abstandselemente 37 sind aus Harz (Kunststoff) ausgebildet. Somit rosten die Abstandselemente 37 nicht. Dadurch werden Situationen vermieden, bei denen Rost auf dem Deckel 33 und dem Durchgangslochumgebungsabschnitt 32 die Verformung des Deckels 33 beeinträchtigt.
- (6) Eine Dichtung (beispielsweise ein O-Ring) kann in eine ringartige Nut gesetzt werden, die zumindest an dem Deckel 33 und/oder dem Durchgangslochumgebungsabschnitt 32 ausgebildet ist. In einem derartigen Aufbau kann Rost bewirken, dass der Deckel 33 an dem Durchgangslochumgebungsabschnitt 32 anhaftet und die Verformung des Deckels 33 beeinträchtigt (diese stört). Die Abstandselemente 37 sind zwischen dem Deckel 33 und dem Durchgangslochumgebungsabschnitt 32 angeordnet und behalten den Zwischenraum zwischen dem Deckel 33 und dem Durchgangslochumgebungsabschnitt 32 bei und verringern die Kontaktfläche zwischen dem Deckel 33 und dem Durchgangslochumgebungsabschnitt 32. Dadurch werden Situationen vermieden, bei denen Rost den Deckel 33 an dem Durchgangslochumgebungsabschnitt 32 fixiert.
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Das vorstehend erläuterte Ausführungsbeispiel kann wie nachstehend beschrieben abgewandelt werden.
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In dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel können die Abstandselemente 37 aus Metall ausgebildet sein. In diesem Fall steht die Dichtung 36 ebenfalls in Kontakt mit dem gesamten Umfangsbereich des Deckels 33. Somit wird das Freilegen der Abstandselemente 37 gegenüber der Umgebungsluft eingeschränkt. Dadurch werden Situationen vermieden, bei denen Rost sich auf den Metallabstandselementen 37 bildet und bewirkt, dass der Deckel 33 und der Durchgangslochumgebungsabschnitt 32 an den Abstandselementen 37 anhaften. Selbst wenn die Abstandselemente 37 rosten, sind die Abstandselemente 37 zu der Innenseite von der Dichtung 36 hin angeordnet. Somit wird eine Verformung des Deckels 33 fast unmerklich beeinflusst, und der Einfluss des Rosts ist gering.
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Die Abstandselemente 37 können zu der Außenseite von der Dichtung 36 hin angeordnet sein. In diesem Fall wird bevorzugt, dass die Abstandselemente 37 aus Harz ausgebildet sind, oder die Abstandselemente 37 so ausgebildet sind, dass eine Harzbeschichtung auf Metall aufgebracht wird, um das Ausbilden von Rost einzuschränken.
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In dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel hat eine Seitenwand 14 des Rahmens 18 die Durchgangslöcher 31, und die Dichtung 36 und die Abstandselemente 37 sind zwischen dem Deckel 33 und dem Durchgangslochumgebungsabschnitt 32 der Seitenwand 14 angeordnet. Jedoch können die Durchgangslöcher an beliebigen Orten in dem Rahmen 18 angeordnet sein. Das heißt die Dichtung 36 und die Abstandselemente 37 müssen lediglich zwischen einem Durchgangslochumgebungsabschnitt und einem Deckel, der ein Durchgangsloch schließt, angeordnet sein.
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Die Abstandselemente 37 können Elemente sein, die einen geringeren Verformungswiderstand als die Dichtung 36 haben.
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Ein Abstandselement 37, das lediglich eine Schraube B1 aufnimmt, kann angewendet werden.
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Die Abstandselemente 37 können eine beliebige Form haben. Beispielsweise kann ein rahmenartiges Abstandselement angewendet werden, das das Durchgangsloch 31 umgibt. Die Anzahl der Abstandselemente 37 ist nicht auf zwei begrenzt und kann mehr als zwei oder weniger als zwei betragen.
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In dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel sind die Schrauben B1 sämtlich durch die Abstandselemente 37 eingeführt. Stattdessen können lediglich einige der Schrauben B1 durch die Abstandselemente 37 eingeführt sein. Beispielsweise können Schrauben B1, die durch die Abstandselemente 37 eingeführt sind, und Schrauben B1, die nicht durch die Abstandselemente 37 eingeführt sind, abwechselnd angeordnet sein. Des Weiteren müssen die Schrauben B1 nicht durch die Abstandselemente 37 eingeführt sein.
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Der Satz aus dem Durchgangsloch 31 und dem Deckel 33 kann im Hinblick auf die Anzahl mehrfach vorgesehen sein (die Anzahl kann erhöht werden), und die Dichtung 36 und die Abstandselemente 37 können zwischen jedem Durchgangslochumgebungsabschnitt 32 und dem entsprechenden Deckel 33 angeordnet sein.
