DE2844372A1

DE2844372A1 - Aus zwei elementen bestehende dichtanordnung

Info

Publication number: DE2844372A1
Application number: DE19782844372
Authority: DE
Inventors: Bill Allen Danner
Original assignee: Fiat Allis Construction Machinery Inc
Current assignee: Fiat Allis Construction Machinery Inc
Priority date: 1977-11-25
Filing date: 1978-10-11
Publication date: 1979-05-31
Also published as: BR7807200A; IT7828903A0; CA1101901A; GB2008689A; GB2008689B; JPS5476757A; IT1099413B; US4185838A

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtung und insbesondere eine Radiallippen-Labyrinthdichtung, zum Abdichten gegeneinander verdrehbarer Elemente, beispielsweise bei Gelenken in den Verbindungen von Gleisketten für Kettenfahrzeuge, bei Zapfenlagern von Hydraulikmotorzylindern und bei verschiedenen Hebelsystemen, die allgemein einer Hin- und Herbewegung unterworfen sind; mit diesen Beispielen ist keine Einschränkung des Anwendungsbereiches beabsichtigt.

Eine bekannte aus zwei Elementen bestehende Dichtungsanordnung mit einer Abdichtung zwischen den beiden Elementen ist in der US-PS 2 750 214 beschrieben. Zwar besitzt diese Dichtungsanordnung eine gewisse Ähnlichkeit mit der in der vorliegenden Beschreibung dargestellten Dichtungsanordnung, jedoch werden bei näherer Betrachtung wesentliche Unterschiede offensichtlich.

Ferner sind Dichtungen mit Radiallippen bekannt, die manchmal als "Abstreifdichtungen" bezeichnet werden; beispielsweise sind im Katalog 457010 der Firma Chicago Rawhide Manufacturing Company auf Seiten 52-54 mehrere Arten und Ausführungen solcher Dichtungen dargestellt und beschrieben.

Anerkanntermaßen sind die Umgebungen, in denen die in den erwähnten Anwendungsfällen benutzten Dichtungen arbeiten müssen, sehr hart. Z.B. müssen die Gelenkverbindungen von Gleisketten bei Kettenfahrzeugen mit Bodenbedingungen fertig werden, die von trockenem Staub und Sand bis zu zähem Schlamm reichen. Darunter befinden sich normalerweise abschleifend oder abriebfördernd wirkende Materialien, die durch die Dichtung eindringen können und einen beschleunigten Verschleiß der Gelenklager verursachen, wodurch Stillegungs- und Reparaturzeiten und aufwendige Wartungsarbeiten nötig werden. Viele bekannte Dichtungen für Raupengelenke sind Flächentypen, bei denen ein Dichtelement in Axialrichtung in Dichteingriff gegen eine zugeordnete Fläche durch ein elastisches Element gedrückt wird . Bei dieser Dichtungsart wird wie auch bei bekannten

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Radiallippendichtungen ein Schutz gegen das Eindringen zerstörender Materialien durch ein einzelnes Dichtmittel geschaffen, wobei das Dichtungselement, entweder eine radiale Lippe oder eine axiale Fläche, gegen ein dazu sich drehendes Teil anliegt, das normalerweise eine Welle oder ein Büchsenende eines Kettengliedes ist. In beiden Fällen werden durch die Relativbewegung mit den abriebverursachenden Materialien Abriebrillen in den Elementen erzeugt, wodurch sich eine kürzere effektive Lebensdauer der Dichtfähigkeit gegenüber der erwarteten Lebensdauer und die Notwendigkeit zum häufigen Austausch von teuren Bestandteilen ergibt.

Die vorliegende Erfindung stellt eine wesentliche Verbesserung gegenüber den bekannten Dichtelementen dar, da sie eine Vielzahl von Dichtmitteln statt eines einzigen Dichtmittels aufweist. Darüber hinaus i-indet der durch die Dichtwirkung hervorgerufene Verschleiß, der sich aus der Relativdrehung eines Teiles gegenüber einem anderen ergibt, zwischen den beiden Elementen der Dichtanordnung, statt zwischen einem Dichtelement und einer relativ teuren Welle oder einem anderen relativ teuren Teil, wie einer Kettenelement-Hülse, statt. Die Bedeutung dieser Tatsache stellt sich besonders heraus, wenn die Anzahl solcher Dichtstellen in Betracht gezogen werden, die bei manchen Geräten bis zu 150 Dichtstellen betragen kann, die der beschriebenen Einwirkung unterworfen sind.

Es ist demgemäß ein Ziel der Erfindung, die Betriebs- und Wartungskosten eines Gerätes durch anders aufgebaute Dichtanordnungen zu verringern.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, die Menge des durch die Dichtung zu einem Gelenklagerbereich eindringenden schädlichen Materials durch Bereitstellung einer Vielzahl von Dichtmitteln zu verringern.

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Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, den mit der Dichtwirkung verbundenen Verschleiß auf die DichtanOrdnung zu begrenzen, um dadurch die Kosten der zu ersetzenden Teile so gering wie möglich zu halten.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, den Einbau und Zusammenbau dadurch zu erleichtern, daß die erfindungsgemäße Dichtung weniger empfindlich gegen Herstellungstoleranzen der Gelenkbestandteile ist.

Noch ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Dichtung von solcher Form und mit solchem Material zu schaffen, daß ein einfaches Anpassen an verschiedene Dichtanforderungen der Maschinen möglich ist.

Diese und andere Ziele werden in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung erreicht, durch die eine Zweielement-Dichtanordnung zum Abdichten gegeneinander verdrehbarer Elemente geschaffen wird, bei der jedes Dichtelement eine ringförmige Radiallippe aufweist, die in dichtendem Eingriff mit dem jeweils anderen Element steht. Die Dichtelemente sind komplementär zueinander ausgebildet, wodurch ein ringförmiges Labyrinth zwischen den Elementen gebildet und ein Eindringen schädlicher Materialien in den abgedichteten Bereich einer Einrichtung durch die Lippendichtungen und das Labyrinth wirksam verhindert ist.

Die Erfindung wird beispielsweise anhand der Zeichnung nachfolgend näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Teilschnitt durch eine mit einer erfindungsgemäßen Dichtung ausgestattete Kettenglied-Gelenkverbindung,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1 mit gestrichelter Einzeichnung der Stellungen der freien Lippen der beiden Elemente vor dem Zusammenbau,

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Fig. 3 eine alternative Ausführung einer erfindungsgemäßen Dichtung in umgekehrter Lage wie die in Fig. 2 gezeigte Dichtung.

Die erfindungsgemäße Dichtung ist an viele verschiedene Gelenkabdichtunjen anpassbar; eine typische Gelenkverbindung zwischen zwei Kettengliedern ist in Fig. 1 dargestellt und zeigt in Fig.1 und 2 eine Dichtanordnung 10, die aus einem äußeren Dichtelement 12 und einem inneren Dichtelement 14 besteht.

Nach Fig. 1 ist der Aufbau der Dichtelemente 12 und 14 an einer Kettenglied-Gelenkverbindung mit 16 bezeichnet. Eine Kettengelenkhülse 18 sitzt teilweise in einer Bohrung eines inneren Gelenkendes 20, das zu einem ersten Paar von Kettenglied-Gelenken gehört, die in der Zeichnung nicht weiter dargestellt sind. Der restliche Abschnitt der Bohrung in dem Gelenk 20, der nicht von der Lagerhülse 18 erfüllt ist, bildet einen ringförmigen Einschnitt 22 und nimmt die Dichtanordnung 10 auf. Ein Kettengliedstift 24, von dem ein Ende gezeigt ist, ist so angeordnet, daß er tragend in der Gelenkhülse 18 liegt und eine relative Schwenkbewegung gegenüber dieser ausführen kann. Ein zweites Paar von Gleiskettengelenken, von dem nur das äußere Ende 26 dargestellt ist, enthält eine Axialbohrung, die mit Preßsitz über dem Ende des Stiftes 24 sitzt. Gleichfalls sitzt mit Preßsitz an dem Stift 2 4 ein Abstandring 28, der den axialen Abstand zwischen dem äußeren Gelenkende 26 und der Kettengliedhülse 18 ergibt. Der Außenumfang des Abstandringes 28 trägt mit Preßsitz den Innenumfang des inneren Dichtelementes 14 der DichtanOrdnung 10.

Es ergibt sich daraus, daß die Elemente der Kettengliedverbindung 16 und die der Dichtanordnung 10 so aufgebaut und gegeneinander abgestimmt sind, daß die Hülse 18, das innere Kettenglied-Gelenkende 20 und das äußere Dichtungselement 10 als eine Einheit um die Achse des Kettengliedstiftes 2 4 drehbar sind, wobei dieserwieder als eine Einheit mit dem äußeren Kettenglied-Gelenkende 26, dem Abstandring 28 und dem inneren Dichtelement

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aufgebaut ist. Obwohl es nicht dargestellt ist, ist zu verstehen, daß eine vollständige Kettenglied-Gelenkverbindung jeweils aus einer paarweisen Anordnung aus Stift 24 und Hülse 18 besteht. Ferner ist zu verstehen, daß eine Vielzahl solcher Gelenkverbindungen eine flexible Raupen- oder Gleiskette bildet, mit der sich ein Raupenschlepper oder ein Raupenfahrzeug fortbewegt. Die an dem Gelenk bestehende Biegsamkeit der Kette unter Last ergibt sich aus der radialen Last-AbStützberührung zwischen dem Stift 24 und der Hülse 18 sowie aus der Schubkxaft-Abstützberührung zwischen einem Ende der Hülse 18 und den anliegenden Ende des Abstandrings

Eine weitere gegeneinander bewegliche Berührungsstelle, die dichtend schädliches Material von diesen tragenden Teilen fernhält, wird durch die Abdichtung der Dichtelemente 12 und 14 gegeneinander hergestellt.

Es ist darauf hinzuweisen, daß der einzige Weg, durch den schädliches Material in den Lagerbereich des Gelenkes 16 eindringen kann, ein Freispalt oder Toleranzspalt 30 zwischen dem inneren Gelenkende 20 und dem äußeren Gelenkende 26 ist. Die Dichtanordnung 10 versperrt infolge der nachfolgend beschriebenen Aufbaueinzelheiten wirksam diesen Weg.

Eine erste Dichtlippe 32 ist als Innen-ümfangsabschnitt des äußeren Dichtelementes 12 ausgebildet. Im Querschnitt des ringförmigen Dichtelementes ist die Lippe 32 der untere Teil eines umgekehrt geformten "S" und ein erster Körperabschnitt 33 und ein unterer gebogener Abschnitt 3 4 ergeben zusammen mit dem elastomeren nachgiebigen Material, aus dem sie bestehen, die Möglichkeit für die Lippe 32, sich in radialer Richtung auszudehnen und zusammenzuziehen. Der Körperabschnitt 33 geht radial nach außen in einen oberen gebogenen Abschnitt 35 über, der wiederum in einen zylindrischen äußeren Tragabschnitt 36 ausläuft.

Eine zweite Dichtlippe 3 8 ist "als ein äußerer ümfangsabschnitt des inneren Dichtelementes 14 ausgebildet. Im Querschnitt des ringförmigen Dichtelementes 14 bildet die Lippe 3

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das am weitesten oben liegende Teil einer Form in Gestalt eines "C", dessen innere Begrenzung komplementär in bezug auf die äußere gebogene Begrenzung des äußeren Dichtelementes 12 ausgebildet ist, das aus der ersten Dichtlippe 32, dem unteren gebogenen Abschnitt 3 4 und dem Körperabschnitt 33 besteht. Ein zweiter Körperabschnitt 39 überbrückt den Raum zwischen der Lippe 3 8 und einem zylindrischen inneren Tragabschnitt 40. Die beschriebene ringförmige Erstreckung der Lippe 38 von dem zweiten Körperabschnitt 39 weg ergibt zusammen mit dem elastomeren nachgiebigen Material, aus dem das Element besteht, die Möglichkeit, daß sich die Lippe 38 in radialer Richtung zusammenzieht und ausdehnt.

Die Steifigkeit der zylindrischen Tragabschnitte 36 und 40 des äußeren Dichtelementes 12 bzw. des inneren Dichtelementes 14 ist erforderlich,danit die Preßpassung mit dem inneren Gelenkende 20 bzw. dem Abstandsring 2 8 aufrechterhalten bleibt. Diese Steifigkeit kann dadurch erreicht werden, daß die Zusammensetzung des elastomeren Materials modifiziert wird und/oder daß der Aushärteprozeß in dem Bereich der zylindrischen Tragabschnitte 3 6 und 40 entsprechend abgewandelt wird, ohne die erforderliche Nachgiebigkeit der Lippen 32 und 38 zu beeinflussen. In der bevorzugten Ausführung wird jedoch ein Versteifungsring 42 mit "L"-förmiger Querschnittsgestalt mit dem elastomeren Material des äußeren Dichtelementes 12 verbunden oder auf andere Weise einstückig ausgebildet. In gleicher Weise ist ein gleichartig gestalteter innerer Versteifungsring 44 mit dem elastomeren Material des inneren Dichtelementes 14 verbunden.

In Fig. 3 ist eine andere Ausführung einer erfindungsgemäßen Dichtanordnung dargestellt, bei der eine in Radialrichtung umgekehrte Anordnung der "C"-förmigen und "S"-förmigen Dichtelemente 114 bzw. 112 vorhanden ist. Ein Vergleich der in Fig. und Fig. 3 dargestellten Dichtelement-Querschnitte zeigt die Veränderung des äußeren Dichtelementes 114 gegenüber dem inneren Dichtelement 14 und des inneren Dichtelementes 112 gegenüber dem äußeren Dichtelement 12 deutlich.

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Es ist zu sehen, daß beide Ausführungen nach Fig. 2 oder Fig.3 innerhalb des Einschnittes 22 in Fig. 1 angeordnet werden können.

In der Ausführung nach Fig. 3 ist eine erste Dichtlippe 132 als äußerer On fangsabschnitt des inneren Dichtelementes 112 ausgebildet. Im Querschnitt des ringförmig ausgebildeten Dichtelementes bildet die Lippe 132 den obersten Abschnitt einer "S"-förmigen Gestalt, wobei ein erster Körperabschnitt 133 und ein oberer gebogener Abschnitt 134 zusammen mit dem elastomeren nachgiebigen Material, aus dem das Dichtelement besteht, eine radiale Ausdehnung und Zusammenziehung der Lippe 132 ermöglichen. Der Körperabschnitt 133 geht radial nach innen in einen unteren gebogenen Abschnitt 135 über, der in einen zylindrischen inneren Stützabschnitt 136 ausläuft.

Eine zweite Dichtlippe 13 8 ist als innerster Umfangsabschnitt des äußeren Dichtelementes 114 ausgebildet. Im Querschnitt des ringförmigen Dichtelernentes bildet die Lippe 138 den untersten Abschnitt einer im allgemeinen "C"-förmigen Gestalt, deren innere Begrenzung komplementär in bezug auf die äußere gebogene Begrenzung des inneren Dichtelementes 112 ausgebildet ist, die aus der ersten Dichtlippe 132, dem oberen gebogenen Abschnitt 134 und dem Körperabschnitt 133 besteht. Ein zweiter Körperabschnitt 139 überbrückt den Raum zwischen der Lippe 13 8 und einem äußeren zylindrischen Stütz- oder Tragabschnitt 140. Die dargestellte ringförmige Erstreckung der Lippe 138 von dem zweiten Körperabschnitt 139 weg ergibt zusammen mit den elastomeren nachgiebigen Materialien, aus dem diese Abschnitte bestehen, die radiale Zusammenziehbarkeit und Dehnbarkeit der Lippe 138.

Wie es in Zusammenhang mit der Ausführung nach Fig. 2 beschrieben ist, kann zur Versteifung der zylindrischen Tragabschnitte 136 und 140 des inneren Dichtelementes 112 bzw. des äußeren Dichtelementes 114 durch mit "L"-förmigern Querschnitt versehene Metallringe herbeigeführt sein. Der zylindrische innere Tragabschnitt 136 kann so einen inneren Versteifungsring 142 und der äußere zylindrische Tragabschnitt 140 einen äußeren

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Versteifungsring 144 enthalten, die beide mit dem elastischen Material verbunden oder auf andere Weise integral mit ihm ausgeführt sein können.

Nach Fig. 2 entsteht ein Dichteingriff zwischen dem äußeren Element 12 und dem inneren Element 14 durch zweifachen ringförmigen Linienkontakt zwischen den beiden Elementen. Der erste ringförmige Linienkontakt umfaßt die Anlage der ersten Dichtlippe 32 an dem zylindrischen Innentragabschnitt 40. Der zweite ringförmige Linienkontakt umfaßt die am äußeren zylindrischen Tragabschnitt 36 anliegende Lippe 38.

In gleicher Weise ist in Fig. 3 ein Dichteingriff zwischen dem äußeren Element 114 und dem inneren Element 112 normalerweise durch zweifachen ringförmigen Linienkontakt zwischen den Elementen hergestellt. Der erste ringförmige Linienkontakt entsteht durch die am äußeren zylindrischen Tragabschnitt 140 anliegende erste Lippe 132 und der zweite ringförmige Linienkontakt ergibt sich durch die am inneren zylindrischen Tragabschnitt 136 anliegende zweite .uippe 138. Da die beiden Dichtelemente bei jeder Ausführung gegeneinander verdrehbar sind, wird damit eine doppelte Abdichtung gegen das Eindringen von schädlichem Material durch den Spalt 30 zu den tragenden Flächen des Gelenks 16 geschaffen. Gleichfalls wird ein Labyrinthbereich 46 zwischen den beiden Lippen-Dichtanlagen durch die vorher beschriebene komplementäre Ausgestaltung der Dichtelemente gebildet. Eine weitere Abdichtung gogen das Eindringen von schädlichem Material wird in der Ausführung nach Fig. 2 durch die bei dem Zusammenbau erzielte dichte Berührung zwischen der axialen Endfläche der Kettengliedhülse 18 und dem zweiten Körperabschnitt 3 9 des inneren Dichtelementes 14 erreicht.

Die freie Stellung der Lippen 32 und 38, 138 und 132 in der ursprünglichen Form im Vergleich zu der Lage im zusammengebauten Zustand zeigt eine elastische Vorspannung zum Erreichen des Dichteingriffs an. Es ist auch zu sehen, daß eine

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relativ starke axiale Versetzung, innerhalb vorbestimmter Grenzen, eines Dichtelementes in bezug auf das andere möglich ist, ohne daß eine der beiden Lippen aus ihrem Dichteingriff kommt. Es hat sich herausgestellt, daß durch diese Tatsache ein angemessener Bereich von Herstellungs- und Zusammenbautoleranzen der Bestandteile der Kettengliedverbindung möglich ist. Gleichfalls hat sich gezeigt, daß die Dichtwirkung des Labyrinthbereiches 46 dadurch noch gefördert wird, daß bejjti Zusammenbau die beiden Dichtelemente gehörig mit dazwischen eingebrachten Schmiermittel versehen werden. Wenn die Dichtelemente beim Zusammenbau in Axialrichtung aufeinander zu gebracht werden, wird überschüssiges Schmiermittel aus dem Labyrinthbereich an den Lippen 32 oder 132 vorbei nach außen gedrängt.

Bei den beiden Ausführungen nach Fig. 2 oder Fig. 3 stehen die Lippen der beiden Dichtelemente axial in der gleichen Richtung vor, wodurch zusammen mit dem dazwischen gebildeten Labyrinthbereich eine Vielfachsperre entsteht, die das Eindringen schädlichen Materials in den Lagerbereich verhindert.

Damit ist eine Zweielement-Dichtanordnung zum Abdichten gegeneinander verdrehbarer Elemente gebildet, bei der jedes Dichtelement eine ringförmige, im wesentlichen radiale Lippe besitzt, die mit dem jeweils anderen Dichtelement in Dichteingriff steht. Die Dichtelemente sind komplementär zueinander ausgebildet, wodurch ein ringförmiges Labyrinth zwischen den Elementen entsteht und das Eindringen schädlichen Materials in den abgedichteten Bereich eines Aufbaus durch die Lippendichtungen und das Labyrinth wirksam verhindert wird.

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Claims

Patentansprüche :

/i.j Dicht anordnung mit ringförmigem Aufbau, die eine Sperre gegen das Eindringen von schädlichem Material bildet, das in Lagerbereiche relativ gegeneinander drehbarer Bestandteile eines mechanischen Gelenkes eindringen kann , dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Dichtelement mit einer ersten daran ausgebildeten elastischen, radial verformbaren Lippe vorgesehen ist, daß ein zweites Dichtelement mit einer zweiten daran ausgeformten elastischen, radial deformierbaren Lippe vorgesehen ist, daß das erste und das zweite Dichtelement gegeneinander verdrehbar zusammengebaut sind, wodurch die deformierbare Lippe jedes der beiden Dichtelemente dichtend an einem Abschnitt des jeweils anderen Dichtelementes angreift, und daß die erste und die zweite Lippe im wesentlichen axial in der gleichen Richtung vorstehen.

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2. Dichtanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß im zusammengebauten Zustand der beiden Dichtelemente die erste Lippe radial nach außen und die zweite Lippe radial nach innen verformt ist.
3. Dichtelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Zusammenwirken der ersten und zweiten Dichtelemente und der ersten und zweiten Lippen ein Labyrinth gebildet ist.
4. Dichtanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß im zusammengebauten Zustand der ersten und zweiten Dichtelemente die erste Lippe radial nach innen und die zweite Lippe radial nach außen verformt ist.
5. DichtanOrdnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das erste Dichtelement einen radial außenliegenden in feste. Beziehung mit einem ersten Bestandteil der mechanischen Verbindung aufnehmbaren zylindrischen Abschnitt umfaßt, daß das zweite Dichtelement einen radial innenliegenden in feste Beziehung mit einem zweiten Bestandteil der mechanischen Verbindung aufnehmbaren zylindrischen Abschnitt umfaßt, daß die ersten und zweiten Bestandteile der mechanischen Verbindung gegeneinander relativ verdrehbar sind, daß die erste Dichtelementlippe dichtend eine ringförmige Außenfläche des inneren zylindrischen Abschnittes des zweiten Dichtelementes berührt und daß die zweite Dichtelementlippe dichtend eine ringförmige Innenfläche des äußeren zylindrischen Abschnittes des ersten Dichtelernentes berührt.
6. Dichtanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß das zweite, dem zweiten Bestandteil der mechanischen Verbindung zugeordnete Dichtelement eine senkrecht zu einer Achse der mechanischen Ver-

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bindung angeordnete ebene Fläche umfaßt und daß die ebene Fläche dichtend eine relativ dazu drehbare dem ersten Bestandteil der mechanischen Verbindung zugeordnete und passende ebene Fläche berührt.
7. Dichtanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Dichtelement in bezug aufeinander innerhalb vorbestimmter axialer Grenzen so anordenbar sind, daß die Lippen des ersten und des zweiten Dichtelementes den Dichtkontakt mit den ringförmigen äußeren bzw. inneren Flächen aufrechterhalten.
8. Dichtanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Dichtelement einen in feste Beziehung mit einem Bestandteil der mechanischen Verbindung aufnehmbaren radial innenliegenden zylindrischen Abschnitt aufweist, daß das zweite Dichtelement einen radial außenliegenden in feste Beziehung zu einem weiteren Bestandteil der mechanischen Verbindung aufnehmbaren zylindrischen Abschnitt umfaßt, daß die beiden Bestandteile in bezug aufeinander verdrehbar sind, daß die erste Dichtlippe abdichtend in Berührung mit einer inneren Ringfläche des äußeren zylindrischen Abschnittes des zweiten Dichtelementes ist und daß die zweite Dichtlippe dichtend in Berührung mit einer Außenfläche des inneren zylindrischen Abschnittes des ersten Dichtelementes ist.

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