DE2548626A1

DE2548626A1 - Verfahren und vorrichtung zum einsetzen von dichtungsringen in nuten mit verschmaelerter offener seite

Info

Publication number: DE2548626A1
Application number: DE19752548626
Authority: DE
Inventors: Martin A Calvert
Original assignee: Grove Valve and Regulator Co
Current assignee: Grove Valve and Regulator Co
Priority date: 1974-11-11
Filing date: 1975-10-30
Publication date: 1976-07-08
Also published as: US3981066A; FR2290278B1; DE2548626B2; GB1477814A; JPS5421023B2; JPS5191455A; IT1052222B; DE2548626C3; FR2290278A1; CA1034347A

Description

DIpI. lug. ί.ν.η.--_Γ·_:._Μ H₁T₀₁IeP G-343

Br. reiMiai. 'IhuiiK-s i..„«rendt . _/p

D8 München 80 Lucile-Grahn-Sfraße 3β

GROVE VALTE AND IiEGULATOR COMPANY, 6529 Hollis Street, Oakland, CaI. (V.St.A.)

Verfahren und Vorrichtung zum Einsetzen von Dichtungsringen in Nuten mit verschmälerter offener Seite

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einsetzen von Dichtungsringen in Nuten mit verschmälerter offener Seite.

Es hat sich gezeigt, daß eine elastische Dichtung vom O-Ringtyp bei einer Anzahl von Absperrorganen, einschließlich von Absperrschiebern und Kugelhähnen, ein äußerst wirkungsvolles Dichtungsmittel darstellt. Beim Abdichten wird der gegen den Dichtungsring wirkende Mediumdruck durch das elastische Material übertragen und bewirkt eine dichtende Anlage unter Druck an der gegenüberliegenden Dichtfläche. Bei Beginn des Öffnens des Organs hingegen zeigt der Dichtungsring das Bestreben, seine dichtende Stellung beizubehalten und der gegenüberliegenden Dichtfläche bei der Fortbewegung von der Nut zu folgen,

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in der der Dichtungsring getragen ist. Dies hat, im Verein mit der Kraft des beginnenden Stromes von Medium unter hohem Druck die Gefahr zur Folge, daß die Dichtung aus ihrem Sitz in der Nut, in der sie normalerweise gelagert ist, verlagert wird bzw« aus der Nut austritt. Zur Vermeidung dieser Verlagerung des Dichtungsringes sind verschiedene Entlüftungseinrichtungen vorgesehen und bauliche Maßnahmen getroffen worden, und unter anderem wurden an der offenen Seite der Dichtungsringnut verengte Ränder vorgesehen und verhältnismäßig harte Materialien für den Dichtungsring selbst verwendet. Diese verengten Nutenränder helfen im Verein mit dem harten Material in wirksamer Weise_fdie Gefahr des Austretens des Dichtungsringes zu verhindern, erschweren jedoch zugleich den üinbau des Ringes bei der Herstellung und Wartung ganz erheblich. Dementsprechend werden die Sitzringe, in denen die Dichtungsringe gelagert werden sollen, im allgemeinen zweiteilig ausgebildet, so daß der Dichtungsring zunächst auf den inneren Sitzring aufgezogen und dann auf dem aufgezogenen Dichtungsring und dem inneren Sitzring der äußere Sitzring montiert werden kann. Das Schruppen und präzise Schlichten der beiden Sitzringteile für den Zusammenbau verteuern wiederum die Herstellung übermäßig und es ist daher in hohem Maße icünschenswert, mit einem einstückigen Sitzring auszukommen, in dem eine Dichtung vom O-Ringtyp eingebaut werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung für den Einbau einer O-Ringdichtung in einem einstückigen Sitzring zu schaffen. Insbesondere schafft die Erfi-ndung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einsetzen einer O-Ringdichtung aus verhältnismäßig hartem Material in eine Ringnut mit verengter offener Seite«

Insbesondere eignen sich das Verfahren und die Vorrichtung

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geraäß der Erfindung zum Einsetzen einer verhältnismäßig harten O-Ringdichtung in eine Nut mit die offene Seite derselben verschmälernden Rändern. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Verein mit den Zeichnungen und Ansprüchen.

Die gestellte Aufgabe wird mit Hilfe eines dreiteiligen Bausatzes mit einer Einrichtung zum koaxialen !-Ansetzen desselben an einen einstückigen Sitzringι in den eine Dichtung vom O-Ringtyp eingesetzt werden soll, gelöst. Der Bausatz besteht aus einem inneren und einem äußeren Führungsring, die auf einem dazwischenliegenden Einstoßring verschiebbar montiert sind. Die Führungsringe sind normalerweise in eine ausgeschobene Stellung federbelastet, in der der Einstoßring von den ringförmigen Flächen der Führungsringe zurückgezogen ist_e Mindestens einer der Führungsringe hat eine kegelige Führungsfläche, die mit der Führungsfläche an dem anderen Ring eine sich trichterartig verschmälernde Gleitbahn bildet, deren Abmessungen von einem verhältnismäßig breiten Dichtungsring-Aufgaberaum bis zu einer schmalen Ausstoßöffnung von der Breite der verschmälerten Dichtungsringnut abnehmen. Der äußere Führungsring ist entgegen der Federbelastung in eine Stellung zurückziehbar, in der er die innere Führungsfläche freilegt, so daß auf diese und um den Abschnitt der kegeligen Führungsfläche mit dem kleineren Durchmesser herum ein Dichtungsring aufgesetzt bzw, aufgezogen werden kann, dann wird der äußere Ring ausgeschoben, so daß der Dichtungsring in der Gleitbahn eingeschlossen wird, und dann wird die Vorrichtung an dem Sitzring durch Anlegen derselben an entsprechende . Gegenflächen an diesem zentriert. Schließlich wird der Einstoßring niedergedrückt, so daß er den Dichtungsring aus seinem Aufgaberaum durch die ringtrichterartige Gleitbahn in die Nut treibt.

Die Erfindung schafft somit eine Vorrichtung zum Einsetzen

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eines verhältnismäßig harten Dichtungsringes in eine Kreisnut mit verschmälerter offener Seite, bestehend aus einer ringförmigen, sich trichterartig verengenden Gleitbahn, die von einem inneren und einem äußeren Ringglied sowie einem dazwischenliegenden Einstoliring gebildet ist, auf dem jene verschiebbar montiert sind. Das äußere Glied ist unter Überwindung von Federkräften derart zurückziehbar, daß der Dichtungsring auf eine Kegelfläche des Innenringes aufgezogen werden kann.

In der Zeichnung sind einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt»

Fig» 1 ist eine teilweise geschnittene Ansicht eines Schiebers mit Dichtungen vom O-Ringtyp;

Fig. 2 und 3 sind Teilschnitte der Dichtungseinrichtungen des Schiebers in größerem Maßstab;

Fig. k bis 6 sind Schnittdarstellungen einer Dichtungseinbauvorrichtung mit den Merkmalen gemäß der Erfindung;

Fig» 7 ist ein Schnitt durch einen Kugelhahn mit O-Ringdichtungen; und

Fig. 8 ist ein Schnitt durch eine Dichtungsringeinbauvorrichtung zur Verwendung bei dem Sitzring des Kugelhahnes.

Fig. 1 bis 6 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel. FIg₀ 1 zeigt eingehend einen Absperrschieber 10 mit einem rechteckigen Schiebergehäuse 12, das aus gewalzten Stahlprofilen gebildet ist, an denen bei 16 zur Verstärkung des rechteckigen Gehäuses 12 gegen Innendruck Versteifungsrippen \h angeschweißt sind. An dem Schiebergehäuse 12 sind Stutzen 18 und

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20 mit einem Einström- und einem Ausströmkanal 22 bzw. 24 sowie geeignete Einrichtungen, wie Plansche 26, für den Einbau des Schiebers 10 in eine nicht dargestellte Rohrleitung getragen. Diese gewählte Gehäusekonstruktion ist natürlich nur zur Veranschaulichung dargestellt, und die Schieberabdichtungseinrichtungen, auf die die Erfindung gerichtet ist, erfüllen ihren Zweck in gleicher Weise auch in gegeossenen oder in anderer Weise hergestellten Gehäusen von Absperrorganen.

In zylindrischen Aussparungen 28 im Schiebergehäuse 12 sind verschiebbar zwei Sitzringe 30 gelagert, deren jeder in einem hinteren Abschnitt einen O-Ring 32 zur Abdichtung zwischen dem Sitzring 30 und der Leibung der zylindrischen Aussparung des Gehäuses sowie in einer kreisförmigen Nut 34 in der Vorderfläche des Sitzringes 30 einen Hauptdichtungsring "}6 aufweist, der ebenfalls vom O-Ringtyp ist und gegen den Schie— berkörper 38 frJ-ⁿ abdichtet. Obwohl ein Rundschnurring (o-Ring mit kreisförmigem Querschnitt)dargestellt ist, ist die Erfindung natürlich bei Dichtungsringen vom O-Ringtyp einer ganzen Reihe von Querschnittsformen anwendbar. Der Schieberkörper 38 ist mittels einer (nicht dargestellten) herkömmlichen Spindeleinrichtung zwischen der hier dargestellten geöffneten Stellung, bei der ein Strömungskanal 4o im Schieberkörper mit den Sitzringen 30 und dem Ein- und Ausströmkanal 22 bzw. 24 fluchtet, und einer geschlossenen Stellung, in der der Strömungsweg 40 im unteren Teil des Schiebergehäuses 12 liegt, verschiebbar. Zur Betätigung der Schieberspindel für das Heben und Senken des Schieberkörpers 38 kann jede beliebige geeignete Einrichtung, beispielsweise das dargestellte Handrad 42, verwendet werden.

In Fig. 2 und 3 ist die Konstruktion der Sitzringe 30 eingehender dargestellt. Innerhalb der vorderen kreisförmigen

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Nut 3k ist der Hauptdichtungsring 36 getragen, so daß, wenn der Schieberkörper 38 sich in der in Fig„ 2 dargestellten geschlossenen Stellung befindet, der Druck innerhalb des Schieberghäuses 12 über das elastische Material des Dichtungsringes 36 wirksam ist und diesen fest zur dichtenden Anlage an dem Schieberkörper 38 drückt. Wenn dann der Schieberkörper 38 in seine in Fig_o 3 gezeigte ursprüngliche, geöffnete Stellung bewegt wird, neigt der Sitzring 36 dazu, seine dichtende Anlage an dem Schieberkörper 38 beizubehalten und ihm bei seiner Aufwärtsbewegung zu folgen und aus der Nut 3^ auszutreten. Dies wird noch durch den heftigen Strom von Medium unter hohem Druck verschlimmert, der durch den geringfügig geöffneten Schieber hindurchtritt und mithilft, die O-Ringdichtung aus ihrer Nut herauszutreiben.

Auf die Lösung der Aufgabe, dieses Austreten des Dichtungsringes aus seiner Nut zu verhindern, waren bereits mehrere Erfindungen und Neuerungen gerichtet. Hierzu zählen auch die für diesen Zweck geschaffenen Maßnahmen gemäß US-PS 3 109 623 (Austin Uo Bryant, erteilt am 5· November 1973)· Unter anderem hat es sich als wünschenswert erwiesen, an der offenen Seite

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der Nut/des Dichtungsringes verengende Lippen oder Nutenränder kk vorzusehen, durch die die Breite der offenen Seite der Nut 34 auf erheblich weniger als den Querschnittsdurchmesser des Dichtungsringes 36 vermindert wird. Im Verein mit dieser Maßnahme können die Dichtungsringe aus ziemlich hartem Kautschuk mit einer Shore-Hä-rte von 100 Einheiten der Α-Skala und sogar aus verhältnismäßig harten Kunststoffen, wie Polyamid, gebildet sein.

Durch die Kombination der verschmälerten Nutenöffnung mit den Nutenrändern kk und des zur Bildung des Dichtungsringes verwendeten, verhältnismäßig harten Materials wird die Neigung der

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Dichtungsrlnge zum Austreten aus der Nut weitgehend beseitigt. Durch sie wird jedoch auch das Einsetzen des Dichtungsringes in die Nut erschwert. Daher wird bisher üblicherweise der Sitzring zweiteilig, nämlich mit einem Innenring 30a und einem Außenring 30b,(unterbrochene Linien in Fig. 2) ausgebildet. Zum Einsetzen der O-Ringdichtung 36 wird diese dann lediglich über den inneren Halterand 44 der Nut übergedehnt und auf den inneren Sitzring 30a aufgezogen, und dann wird der äußere Sitzring 30b über den Dichtungring 36 und den inneren Sitzring 30b übergeschoben und mit (nicht dargestellten) geeigneten Einrichtungen in der zusammengebauten Stellung befestigt. Solche Sitzringanordnungen mit innerem und äußerem Ring haben sich zwar bewährt, jedoch sind Herstellungs- und Ferfrigstellungskosten zweier getrennter, präzise ineinanderpassender Ringe übermäßig hoch. Es besteht daher ein Bedürfnis nach der Schaffung einer Anordnung mit einstückigem Sitzring in der dargestellten ¥eise.

Fig. 4 bis 6 zeigen nun die Vorrichtung 46 zum Einsetzen eines Dichtungsringes 36, der aus verhältnismäßig hartem Material hergestellt sein kann, in eine kreisförmige Nut eines einstückigen Sitzringes 30,deren offene Seite durch verengte Nutenränder 44 in der Breite vermindert ist. Wie dargestellt, weist die Einbauvorrichtung 46 für den Dichtungsring einen Montagering 48 mit daran einstückig gebildetem, geschlossenem Einstoßring 50 mit einer zylindrischen Innen- und Außenfläche 52 bzwc 54o An der Innenfläche 52 ist ein innere» Führungsring 56 und an der äußeren zylindrischen Fläche 54 ist ein äußerer Führungsring 58 verschiebbar getragen. Die Führungsglieder 56 und 58 sind normalerweise in ihre in Figo 5 dargestellte ausgeschobene Stellung federbelastet, in der der Schub- oder Einstoßring 50 von den Ausstoßkanten 64 und 66 des inneren bzw. äußeren Führungsringes 56 bzw. 58 zurückgezogen ist. Hierzu dienen geeignete Federn 60, die um

+ auf

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Kopfschrauben 62 ο„dgl. herum-gelegt sind, die den inneren und den äußeren Führungsring 56 bzw» 58 an dem Montagering 48 halten. Wie dargestellt, ist die äußere Fläche des inneren Führungsringes bei 68 gegen die Austrittskante 64 hin kegelig erweitert und bildet die Innenwand einer sich verengenden Gleitbahn für den Dichtungsring. In ähnlicher Weise kann der Außenring bei 70 kegelförmig ausgebildet sein und die äußere Wand der Gleitbahn bilden. Diese Gleitbahn ist also entlang ihrer Wände 68 und 70, von einem verhältnismäßg breiten Aufgaberaum für den Dichtungsring beginnend, gegen die schmälere Ausstoßöffnung zwischen den Kanten 64 und 66 hin trichterartig verjüngt.

Eine in den Sitzring 30 schmiegend einsetzbare innere Ringschulter 72 an dem Innenring 56 dient zur Zentrierung der Dichtungsringeinbauvorrichtung 46 in bezug auf den Sitzring

Im Betrieb kann der Außenring 58 unter Überwindung der Kraft der Federn 60 in die Stellung gemäß FIg₀ 4 gehoben werden, so daß die innere Kegelfläche 68 freigelegt wird und eine O-Ring— dichtung 36 auf den Innenring 56 aufgezogen und um den im Durchmesser kleineren Abschnitt der inneren Begrenzungsfläche 68 der Gleitbahn herumgelegt werden kann. Dann wird das äußere Führungsglied 58 freigegeben, so daß es in die in Figo 4 gezeigte Stellung zurückkehren kann, bei der dann der Dichtungsring vollständig in der Gleitbahn untergebracht ist₀ Die Ringschulter 72 an dem Innenring sitzt innerhalb des Sitzringes 30, so daß die Gesamtanordnung in bezug auf diesen koaxial zentriert ist. Zum Abschluß wird der Montagering niedergedrückt, so daß der Einstoßring 50 ausgeschoben wird und den 0-Ring unter Verminderung seiner Querabmessung durch die Gleitbahn 68, 70 und zwischen den verengenden Nutenrändern 44 hindurchzwängt und in die Ringnut eintreibt, in der er dann elastisch frei in seine normale Querschnittsförm zurückkehrt ο Natürlich

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sind die in bezug auf die Dichtungsnut verwendeten Ausdrücke, wie "ringförmig" oder "kreisförmig" weit genug auszulegen, um beispielsweise eine Nut von ovaler Form einzuschließen.

Figo 7 und 8 zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfindung* In Figo 7 ist ein Kugelhahn 76 dargestellt_t dessen Gehäuse aus einem starren Gehäuserohr 78 bestehen kann, an das mittels Schrauben 82 Stirnabschlüsse 80 angebaut sind. Zwischen den Stirnabschlüssen 80 sind ein oberer und ein unterer Lagerklotz 84 bzwo 86 eingespannt, die mit dem Kugelküken 92 einstückig gebildete Lagerzapfen 88, 90 drehbar aufnehmen. Venn sich das Küken 92 in seiner dargestellten geöffneten Stellung

94 befindet, fluchtet ein Strömungskanal /in dem Küken 92 mit dem Einströmkanal 96" und dem Ausströmkanal 98. In den Stirnabschlüssen 80 sind Erweiterungen 100 gebildet, in denen die Kükensitze 102 verschiebbar eingesetzt sind, die je mit einem hinteren O-Ring 103 als Dichtung zwischen dem Sitzring und dem Gehäuse sowie mit einem elastischen Hauptdichtungsring 104 ausgestattet sind, der in einer Ringnut IO6 in der kegeligen Vorderfläche 108 des Sitzringes 102 getragen ist_o

In Fig_o 8 ist eine Dichtungsringeinbauvorrichtung 146 ähnlieh der gemäß Figo 4 bis 6 dargestellt, die jedoch zum Ansetzen an die konische Vorderfläche 108 des Sitzringes angepaßt ausgebildet ist. Entsprechende Bauteile dieser Ausführungsform sind da her mit den um 100 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet. ¥ie dargestellt, weist der Montagering 148 ein vorstehendes Einstoßringglied 150 auf, an dessen Innenfläche 152 bzw. Außenfläche 154 der innere Hing I56 und der äußere Ring I58 axial verschiebbar getragen sind. Auch hier sind der Innenring und der Außenring in ihre ausgeschobene Stellung - bzw. ist umgekehrt der Einstoßring I50 in seine zurückgezogene Stellung - normalerweise durch Federn I60 belastet, die um Kopfschrauben

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-ΙΟΙ 62 herumgelegt sind. Im Betrieb wird zunächst der Außenring 158 zurückgezogen, so daß der elastische Dichtungsring 1θ4 auf den Innenring I56 aufgezogen werden kann, dann wird der Außenring I58 abermals ausgeschoben und die Einbauvorrichtung 146 wird an den Sitzring 102 derart angesetzt, daß die untere vorspringende Schulter 182 in einen Aufnahmefalz 130 in dem Sitzring 102 zentriert wird» Dann wird der Einstoßring 148 in die in Fig„ 8 gezeigte Stellung gedrückt, so daß der Dichtungsring 104 unter Verminderung seiner Querabmessung durch die sich verengende Gleitbahn I68, 1JO und durch die verengte offene Seite der Nut zwischen den Nutenrändern 144 hindurchgezwängt wird.

Obwohl die Erfindung oben nur anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben wurde, sind offensichtlich Abweichungen und Abwandlungen in mannigfaltiger Weise ohne Abweichen vom Erfindungsgedanken möglich.

Patentansprüche

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Claims

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Patentansprüche

Verfahren zum Einsetzen eines verhältnismäßig harten Dichtungsringes in eine kreisförmige Nut mit einem inneren und einem äußeren Nutenrand, die die offene Seite der Nut verschmälern, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring über der Nut, mit dieser fluchtend, angebracht wird, der Dichtungsring rund um den Umfang desselben in Richtung eines Querschnittsdurchmessers parallel zu dem der verschmälerten offenen Seite der Nut verformt wird und der so in Querrichtung druckverformte Dichtungsring axial in die Nut eingestoßen wird.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckverformung dadurch herbeigeführt wird, daß der Dichtungsring über seinen ganzen Umfang axial durch eine ringtrichterförmige Gleitbahn hindurchgeschoben wird.

3· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Einsetzen eines verhältnismäßig harten Dichtungsringes vom 0—Ring— typ in eine kreisförmige Nut, deren innerer und äußerer Rand die offene Seite der Nut verengen, nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch

a) ein Innenglied mit einer um dieses umlaufenden äußeren Pührungsflache, die in einer inneren kreisförmigen Ausstoßkante mit einem Durchmesser gleich dem des inneren Nutenrandes endet;

b) ein ringförmiges Außenglied mit einer inneren Führungsfläche, die in einer äußeren kreisförmigen Ausstoßkante mit einem Durchmesser gleich dem des

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äußeren Nutenrandes endet;

c) wobei mindestens eine der beiden Führungsflächen (also die innere und/oder die äußere) von der Ausstoßkante beginnend, kegelförmig verläuft, so daß eine ringtrichterförmige Gleitbahn gebildet ist, die,von einem erweiterten Aufgaberaum für den Dichtungsring zwischen den Führungsflächen an einer gegenüber den Ausstoßkanten versetzten Ebene, verjüngt ist{ und

d) einen zwischen dem Xnnenglied und dew Außenglied angeordneten, axial beweglichen Einstoßring.

k. Vorrichtung nach Anspruch 3 zur Verwendung bei einer Nut, die in einem Sitzring gebildet ist, gekennzeichnet durch eine Einrichtung an dem Xnnenglied oder dem Außenglied zum Ansetzen der Vorrichtung an den Sitzring in koaxialer Stellung in bezug auf diesen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch einen Montagering, mit dem der Einstoßring vereinigt ist, Einrichtungen mittels welcher das Xnnenglied und das Außenglied an dem Montagering axial beweglich montiert sind, und eine Federeinrichtung, die das Xnnenglied und das Außenglied normalerweise in eine ausgeschobene Stellung drängt, bei der der EinstoBring von dem Aufgaberaum zurückgezogen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die innere Führungefläche gegen den Dichtungering-Aufgaberaum hin kegelig ist und das Außenglied zum Freigeben des Aufgaberaumes an dem Montagering zurückziehbar angeordnet ist.

7· Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6 zur Verwendung bei einer in einem Sitzring gebildeten Nut, gekennzeichnet ⁺ beginnend

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durch, eine Einrichtung an dem Innenglied oder dem Außenglied zum Ansetzen der Vorrichtung an den Sitzring in koaxialer Stellung in bezug auf diesen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Zentriereinrichtung aus einer Ringschulter an dem
Innenglied besteht, die in einen kreisförmigen Falz in
dem Sitzring einsetzbar ist.

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