DE2949693A1

DE2949693A1 - Drehverbindung aus rostfreiem stahl

Info

Publication number: DE2949693A1
Application number: DE19792949693
Authority: DE
Inventors: Kenneth W Boughton; Richard Maurer; Roger D Wiedenbeck
Original assignee: Johnson Corp
Current assignee: Johnson Corp
Priority date: 1979-01-04
Filing date: 1979-12-11
Publication date: 1980-07-10
Also published as: JPS5594089A; BR7907789A; MX149358A; CA1140356A; DE2949693C2; GB2038969B; FR2445924B1; US4254972A; GB2038969A; FR2445924A1; ZA795820B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Drehverbindungen zur Übertragung von Strömungsmitteln zwischen stationären Leitungen und umlaufenden Körpern.

Drehverbindungen, die in der Lage sind, Strömungsmittel unter überatmo3phärischem Druck oder unteratmosphärischem Druck zu leiten, werden seit langem zur Verbindung stationärer Leitungen mit umlaufenden Körpern benutzt, wie beispielsweise Trockenoder Kühltrommeln. Der Gebrauch dieser Drehverbindungen ist weit verbreitet in der Papierherstellung und Bandverarbeitung, und es werden typische Konstruktionen dieser Drehverbindungen gezeigt in den US-Patenten 2 ^77 762, 2 497 133 und 3 265 in 1 desselben Anmelders. Derartige Drohverbinclungen bestehen normalerweise aus einem Gußkörper oder einem Gehäuse mit einem koaxial drehbar in dem Gehäuse gelagerten Nippel, wobei ein äußeres Ende des Nippels auf der umlaufenden Trommel gelagert und das Ende des Nippels innerhalb des Gehäuses mit Einrichtungen zur Herstellung einer uinlaiifenden strömungsmitteldichten Beziehung mit dem Gehäuse versehen ist. Es werden verschiedene Arten von Dichtungen und Lageranordnungen benutzt, und es ist allgemein üblich, eine Siphonrohrstruktur innerhalb des Nippels vorzusehen, wobei bei Verwendung in einer Dainpfheiziustaliation der Dampf durch eine einzige Drehverbindung in die Trommel eingeführt tind das Kondensat aus der Trommel herausgeführt worden kann.

Die herkömmlichen Drohvorbindungen der beschriebenen Art werden allgemein unter Verwendung von Bolzen zusammengebaut,

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und tin dom Gehäuse werden Köpfe und Abnutzungsplatten losbar befestigt. Diese Anordnung gestattet einen Austausch der Verbindungslager und Dichtungen, und während'ein derartiger Dichturigsaustausch regelmäßige Wartungen zulaßt, war es doch bei Benutzern derartiger Drehverbindungen üblich, gelegentlich abgenutzte Originaldichtungen durch Dichtungen geringerer Qualität als ursprünglich vorgesehen zu ersetzen und dadurch den Hersteller der ursprünglichen Drehverbindung einer unverdienten Haftung auszusetzen.

Die bekannten Dreliverbindungen verwenden oft Dichtungsmatorialien aus Asbest, und eine derartige Anwendung von Asbest setzt don Hersteller weiteren Haftungen für Erzeugnisse unter den Erfordernissen des Gesetzes zur Überwachung giftiger Substanzen aus.

Die allgemeine Verwendung von Gußeisen und Stahl bei herkömmlichen Drehverbindungen führt zu einem bedeutenden Gewicht, und ein solches Gewicht hat nachteilige Auswirkungen auf die Lebensdauer der Dichtung. Außerdem ist in einigen Industriegebieten die Drehverbindung hohen korrodiei'enden Flüssigkeiten unterworfen, sovie Nebel und Gasen, und das gegossene Gehäuse unterliegt schneller Korrosion, insbesondere bei erhöhtem Temperaturen, die in dem Fall auftreten, wenn die Verbindung Dampf oder heißes Wasser führt,

Währ«i;td ros bfreior Stahl seit langem für seine korrosionsbostitiidifion Eigenschaften bekannt ist und dor Anmelder in der Kons truktion seiner. Drshverbinciungen gegossenen rostfreien

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Stahl verwendet hat, ist doch - soweit den Erfindern bekannt vor Bekanntwerden dieser Erfindung keine Drehverbindung aus rostfreiem Metallblech konstruiert worden, in der die durch das leichte Gewicht gegebenen Vorteile einer solchen Konstruktion voll ausgenutzt werden. Gehäuse aus rostfreiem Stahlblech sind verwendet worden in der Konstruktion von Dampffallen, wie in dem US-Patent 3 892 256 gezeigt, jedoch verkörpern derartige Dampffallen keine Umlauflager- und Dichtungsstruktur und unterliegen nicht der Beanspruchung und Abnutzung, denen eine Drehverbindung ausgesetzt ist.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Drehverbindung unter Verwendung eines Metallbfechgehäuses von leichtem Gewicht aus korrosionsbeständigem Material von einer Konstruktion zu schaffen, die gegenüber unbefugter Handhabung sicher ist, und bei der für die Dichtung eine verlängerte Lebensdauer erzielt wird.

Ein besonderes Merkmal der Erfindung besteht in der Schaffung einer Drehverbindung von leichtem Gewicht und einer relativ nicht kostspieligen Konstruktion, bei der eine längere Lebensdauer im Betrieb erzielt wird und die einen vollständigen Austausch der gesamten Drehverbindung nach Ablauf der¹ wirksamen Lebensdauer der Dichtung in wirtschaftlicher Weise zuläßt.

AuOordom kommen bei der Drehverbindung gemäß der Erfindung von lolchtem Gewicht Dichtungen zur Anwendung, die in der Lage

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sind, unter erhöhten Temperaturen leistungsfähig zu arbeiten, wobei während der Abnutzung der Dichtungen eine wirksame Zusammenwirkung zwischen den Dichtungen aufrechterhalten wird und eine Anzeige gegeben ist bei vollständiger Abnutzung der Dichtung, so daß ein Austausch der Drehverbindung erforderlich ist.

Die Drehverbindung gemäß der Erfindung verwendet ein Blechmetallgehäuse oder einen Körper, geformt aus rostfreiem Stahl, und ein Ende dieses Körpers ist mit einer Öffnung versehen, durch welche sich ein rohrförmiger Nippel hindurcherstreckt zur Befestigung an dem umlaufenden Körper, der durch die Verbindung zu versorgen ist. Das gegenüberliegende Gehäuseende ist mit einem Gewindestück versehen, an dem eine Strömungsmittelleitung oder -leitungen befestigt werden kann bzw. können. Innen ist der Nippel auf einem Paar ringförmige!' Graphitführungen gelagert, -von denen eine im Bereich jedes Gehäuseendes liegt und durch einen O-Ring darin abgedichtet ist. Eine auf dem Nippel gebildete und darin befestigte ringförmige Nippeldichtung steht mit einem Graphitdichtungsring in Eingriff, und eine die Nippeldichtung erfassende Kompressionsfeder beaufschlagt den Nippel in eine Richtung zur Aufrechterhaltung eines Dichtungseingriffs zwischen der Nippeldichtung, dem Dichtungsring und der angrenzenden Führung.

Das Gehäuse ist von im wesentlichen zylindrischer Konstruktion, an die ein Anschlagstangenansatz angeschweißt sein kann zur Aufnahme einer Anschlagstange, die teilweise das Gehäuse

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lagert und eine axiale oder umlaufende Bewegung desselben verhindert. Dor auf dem Gehäuseverbinder aufgeschraubte Leitungsverbinder kann eine SiphonrohrÖffining enthalten, um entweder einen stationären oder umlaufenden Siphon aufzunehmen .

Die Enden des Gehäuses werden durch dieselbe Metallhfcchanordnung begrenzt, welche die Seitenwand bildet, und das bevorzugte Verfahren der Konstruktion beinhaltet das Formen des Gehäuses aus zwei becherartigen Bestandteilen durch Ziehen und Verschweißen der offenen Enden der Becher aneinander anstoßend zur Bildung der hohlen Gehäuseform. Die Drehverbindung wird zusammengebaut vor dem Vorschweißen des Gehäuses, und das Zusammenbauverfahren sevie die Konstruktion machen die Drehverbindung sicher gegertübar unbefugter Handhabung.

Die oben erwähnten Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschx'eibung tind den beigefügten Zeichnungen hervor. Es zeigen:

Fig. 1 einen diametralen Schnitt durch die gemäß der Erfindung ausgelegte Drehverbindung,

Fig. 2 eine Ansicht der Drehverbindung nach Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie ΙΙΪ-ΧΙΧ der Fl^. 1,

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Fig. 4 eine teilweise geschnittene Ansicht von einem Strünvungsraitteldurchflußvcrbinder in verkleinertem Maßstab, und

Fig. 5 eine geschnittene Teilansicht von einem umlaufenden Siphonvei'binder in verkleinertem Maßstab bei Verwendung zusammen mit der Dz-ehverbindung gemäß der Erfindung.

Es folgt nun eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsforra der Erfindung. Die Drehverbindung gemäß der Erfindung enthält ein Gehäuse 10 von langgestreckter allgemein zylindrischer Gestalt, welches aus einem Paar im wesentlichen identischer, im allgemeinen in einem Metallziehverfahren hergestellter Becherteile 12 tuid 14 aus Metallblech gebildet ist. Die Becherteile enthalten je eine zylindrische Seitenwand 16, und diese Seitenwände münden in nach außen verformte Kanten ein, die aneinander anstoßen und bei der VuIst 18 verschweißt sind. Die Endwand 20 ist mit einer mittleren Öffnung 22 versehen, und die Endwand 2k ist mit einer koaxialen Öffnung 26 versehen, während ein mit einem Außengewinde versehener rohrförmiger Verbinder 28 durch eine Schweißraupe 30 koaxial an der Endwand Zk befestigt ist. Die Gewinde 32 sind herkömmliche Rohrgewinde.

Vorzugsweise ist das Gehäuse 10 aus einem austenitischen rostfreien Stahl, wie beispielsweise AISI Nr. 3O4L hergestellt, und ein derartiges Metall ist in hohem Maße korrosionsbeständig.

An die Gehäuseseitenwand kann ein Anschlagstangenansatz Jk angeschweißt sein, und dieser Ansatz enthält eine Öffnung zur

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Aufnahme des Gewindeerides eine Anschlags tango (nicht gezeigt), welche an dor stationären Struktur befestigt ist und eine Lagerung für die Drehverbindung bildet und eine axiale Bewegung sowie eine Umlaufbewegung derselben verhindert.

Innerhalb der Gehäusekanuner '+0 ist ein Paar ringförmiger Führungen 36 und 38 angeordnet. Die Führung 36 ist im Bereiche des Gehäuseendes 20 gelagert und enthält eine zylindrische Bohrung 42, eine flache radiale Dichtungsfläche 46 und eine ringförmige Nut 48, die einen O-Ring aufnimmt, welcher die Seitenwand 16 dichtend erfaßt. Die Führung 36 ist bei 52 mit einer radialen Nut versehen, und in dieser Nut 52 wird eine in der Endwand 20 gebildete Verzahnung 54 aufgenommen, die als ein Keil zur Verhinderung einer Drehbewegung der Führung 36 in dem Gehäuse wirkt. Die Führung 38 im Bereiche der Gehäuseendwand 24 ist von identischer Konstruktion mit einer zylindrischen Bohrung 42' und einer radialen Fläche 46' und ist durch einen O-Ring 50' m*- dem Gehäuse abgedichtet. Ebenso verriegeln eine Nut 52' und Verzahnung 54' die Führung 38 gegenüber einer Drehbewegung,

Ein rohrförraiger Nippel 56 enthält ein inneres Ende 58, das innerhalb der Gehäusekammer 4o angeordnet ist, und ein äußeres Ende 60, welches sich durch die Gehäuseöffnung 22 hindurch erstreckt. Das äußere Ende 60 ist mit einem Rohrgewinde odor anderen Befostigungaeinrichtungen versehen, die in der Technik hinreichend bekannt sind, wodurch der Nippel koaxial an einer

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umlaufenden Trockentrommel oder dergleichen (nicht gezeigt) befestigt werden kann, wobei der Nippel mit dom Innern der Trommel in Verbindung steht und mit der Trommel umläuft.

Auf dem inneren Ende 58 des Nippels ist eine ringförmige Nippeldichtung 62 gebildet, und diese Nippeldichtung enthält eine sphärische konvexe Dichtungsfläche 6k, deren Mittelpunkt auf der Nippelachse liegt. Der Nippeldurchmesser ist derart, daß er enganliegend in den Bohrungen der Führungen 36 und 38 aufgenommen werden kann, und der Nippel ist innerhalb des Gehäuses 10 durch die Führungen drehbar gelagert.

Zwischen der Nippeldichtung 62 und der Führung 36 ist ein ringförmiger Dichtungsring 66 angeordnet, und dieser Dichtungsring enthält eine sphärische konkave Dichtungsfläche 68, die mit der Nippeloberfläche 6k komplementär zusammenarbeitet, und die flache radiale Dichtungsringoberfläche 70 erfaßt die Führungsoberfläche k6 im Dichtungseingriff.

Eine die Führungsoberfläche k6* erfassende ringförmige Druckplatte 72 kommt in Eingriff mit einem Ende der Druckfeder 7'+, während das andere Federende auf die Nippeldichtung 62 drückt, um den Nippel nach rechts in Fig. 1 zu beaufschlagen. Diese Beaufschlagungskraft erhält eine wirksame Dichtung zwischen den Oberflächen 64, 68, 70 und H6 aufrecht.

Vorzugsweise sind die Führungen 36 und 38 und der ringförmige Dichtungsring 66 ag« ft^;j^|^a/^BÖ*6^J|$§^rti£rßm Material von

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langer Abnutzuiig3duuer hergestellt, wie beispielsweise Graphit, und der Dichtung si'ing gewährleistet bei seiner allmählichen Abnutzung eine lange Nutzungsdauer der Dichtung. Auf der Außenseite des Nippels 56 ist eine ringförmige Anzeigenut J6 gebildet, und wenn der Dichtungsring 66 nennenswert abgenutzt ist, dann ist seine axiale Abmessung mit Bezug auf die in Fig, 1 gezeigte wesentlich verringert, und die Nut J6 wird im Bereiche der Öffnung 22 sichtbar, wodurch das Wartepersonal darauf hingewiesen wird, daß die Drehverbindung ausgetauscht werden sollte.

Drehverbindungen, die bei umlaufenden Wärme aus t aus chtromnieln verwendet werden, sind grundsätzlich von drei Arten. Der Durchflußtyp gestattet die Handhabung eines einzigen Strönmngsmittels durch die Verbindung, und in einem solchen Fall ist auf dem Gewindeverbinder 28 ein Fitting 78 gelagert, wie in Fig. k gezeigt, wodurch an dem Verbinder eine Leitung befestigt werden kann in Verbindung mit dem Inneren des Nippels. Wenn die Drehverbindung bei einer dampfbeheizten Trockentrommel verwendet werden soll, und ein stationärer Kondensatsyphon benutzt wird, dann kommt das in Fig. 1 gezeigte Fitting 80 zur Anwendung. Das Fitting 80 wird auf den Verbinder 28 aufgeschraubt und enthält die Dampfeinlaßöffnung 82, die an einer Dampfzuführleitung (nicht gezeigt) befestigt ist, und das stationäre Siphonrohr 84 erstreckt sich durch den Nippol hindurch und kann in Vorbindung mit dei" Siphonabgabe öffnung 86 in das Fitting eingeschraubt werden.

Bei der in Fig. 5 gezeigten dritten Installation einer Drehverbindung enthält ein umlaufendes Siphonfitting 88 die Campf-

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öinlaßöffnung 90, und die umlaufende Siphonleitung 92 vird drehbar durch die Dichtung 9^ auf dem Fitting 88 gelagert, wodurch das Ende des Siphonrohres mit der Siphonabgabeöffnung 96 in Verbindung steht.

Es ist demzufolge ersichtlich, daß der Gehäuseverbinder eine leichte Befestigung einer Vielfalt von Leitungsfittings an der Drehverbindung zuläßt, und es ist zu beachten, daß der Verbinder entweder außen oder innen mit einem Gewinde versehen sein kann oder in einer Bolzenflanschkonstruktion oder anderen herkömmlichen Strömungsaiittelverbindungskonatrukt.Lonen bestehen könnte .

Die Blechmetallkonstruktion der Drehverbindung reduziert wesentlich das Gewicht der Verbindung im Vergleich zu gegossenen Gehäusen für Verbindungen gleicher Kapazität. Auch ist die Blechmetallkonstruktion ästhetisch "sauber¹¹. Die Xohle-zu-Kohle-Dichttingsanordnung, die mit Graphitführungon und einem Dichtungsring versehen ist, sichert eine lange Nutzungsdauer der Dichtung, und da das Zusaiumenbatien des Gehätises durch die Schweißraupe 30 erfolgt, ist die Verbindung gegenüber unbefugter Handhabung gesichert und eine Abwandlung durch unbefugtes Personal verhindert.

Die resultierende Gewichtsminderung trägt bedeutend zu oiner Verlängerung der Lebensdauer der Lager bei, und da dor Nippel

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über erhebliche axiale Ausdehnungen durch die Führungen 36 und 38 an beabstandeten Stellen axial gelagert ist, werden seitwärts gerichtete Kräfte auf dem Nippel wirksam verteilt.

Es ist darauf hinzuweisen, daß für Fachleute auf diesem Goblet verschiedene Abwandlungen der Erfindung auf der Hand liegen, ohne vom Gedanken und Bereich der Erfindung abzuweichen.

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Three Rivers, Michigan mo/.artsthasse23-8000Münciien2

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please REPLYTO: HAMBURG, 3· Dezember 1979

Drehverbindung aus rostfreiein S tahl

Ansprüche t

.! Brehvei-bindung, gekennzeichnet durch ihr leichtes Gewicht, ihre lange Lebensdauer und ihre gegenüber unbefugter Handhabung sichere Konstruktion, bestehend aus der Kombination eines langgestreckten Blechmetallgehäuses mit einer Achse, einer Seitenwand und ersten und zveiten Enden zur Begrenzung einer Kammer, wobei diese Enden einstückig mit dem Blech-Piaterial der Seitenwand ausgebildet sind und sich von der Seitenwand in Richtung auf die Achse erstrecken, mit einem laiig/jestrfjcktcn. rohrförmigen Nippel, dessen äußeres Ende sich von dom Riatsn Ende doij Gehäuses fortexstreckt und dessen inneres J£mlo :»ich innerhalb der Kaintn«i* befindet und koaxial zu dein GeliMuse liege, Bef og fci^ungaclnriclitungen,

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ι·λπ.:;τλμτ admitthk ni:i ·■. ; !-..-.'AT(VKS hki-o.:·: tjik κι:!ι/ιι·«λ'>

ORIGINAL INSPECTED

die auf dem äußeren Ende des Nippels gebildet sind, Verbinderbefestigungsmittel, die auf dem zweiten Ende des Gehäuses ausgebildet sind und mit dem Nippel in Verbindung stehen, einer ringförmigen Nippeldichtung,die auf dem inneren Ende des Nippels ausgebildet ist und mit einer Dichtungsfläche dem ersten Ende des Gehäuses zugewendet ist, einer ringförmigen ersten Führung innerhalb der Kammer im Bereiche des ersten Endes und gegenüber dem Gehäuse abgedichtet, einem ringförmigen Dichtungsring, der zwischen der Nippeldichtung und der Führung angeordnet ist und sich in Dichtungseingriff mit der Nippeldichtung und der Führung befindet, einer ringförmigen zweiten Führung innerhalb der Kammer im Bereiche des zweiten Endes und mit Bezug auf das Gehäuse abgedichtet, wobei diese Führungen zylindrische Mittelbohrungen aufweisen, die das innere Ende des Nippels drehbar lagern, sowie eine Kompressionsfeder, welche das innere Ende des Nippels .umschreibt und zwischen der zweiten Führung und der Nippeldichtung angeordnet ist und die Nippeldichtung in Richtung auf den Dichtungsring und die erste Führung beaufschlagt.

2. Drehverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus rostfreiem Stahl gebildet ist.

3« Drehverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlagstangenlageransatz an dem Gehäuse befestigt ist und sich radial von ihm forterstreckt und in dem Ansatz eine Anschiagstangenaufnähmeöffnung begrenzt ist.

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h. Drehverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbinderbefestigung einen rohrförmigen Körper umfaßt, der koaxial an das zweite Ende des Gehäuses angeschweißt ist, und in diesem Körper Rohrgewinde gebildet sind*

5. Drehverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring aus nicht metallischem abnutzungsbeständigem Material gebildet ist.

6. Drehverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring und die ersten und zweiten Führungen aus Graphit gebildet sind.

7. Drehverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsfläche der Nippeldichtung ein konvexes sphärisches Segment bildet, dessen Mittelpunkt auf der Gehäuseachse liegt, während auf dem Dichtungsring eine komplementär ausgebildete konkave sphärische Oberfläche begrenzt ist, die mit der Dichtungsfläche zusammenarbeitet.

8. Drehverbindung,gekennzeichnet durch ihr leichtes Gewicht, ihre lange Lebensdauer, ihren Widerstand gegenüber Korrosion und ihre gegenüber unbefugter Handhabung sichere Konstruktion, ferner gekennzeichnet durch die Kombination eines Metallblechgehäuses aus rostfreiem Stahl mit einer Achse, einer zylindrischen Seitenwand, und ersten und zweiten Enden zur Begrenzung einer Kainmor, einem rohrförmigen Nippel, der koaxial in dem Gehäuse aufgenommen wird und dessen inneres

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" End ο sich in dor Kanuner befindet, während sein äußeres Ende sich durch das erste Ende hindurcherstreckt, Befestigungseinrichtungon, die auf dem äußeren Nippelende gebildet sind, Verbinderbefestigungsmittel, die auf dem zweiten Ende des Gehäuses ausgebildet sind und mit dem Nippel in Verbindung stehen, einer ringförmigen Nippeldichtung, die auf dem inneren Ende des Nippels begrenzt ist und eine Dichtungsfläche aufweist, sowie Dichtungseinrichtungen innerhalb der Gehäusekammer, welche die Nippeldichtung dichtend erfassen und den Nippel drehbar lagern.

9» Drehverbindung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungseinrichtung eins ringförmige Graphitführung im Bereiche jedes Gehäuseendes enthält, die an dem Gehäuse abgedichtet ist und den Nippel drehbar lagert.

10. Drehverbindung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungseinrichtung einen ringförmigen Dichtungsring enthält, der zwischen der Nippeldichtung und der Führung im Bereiche des ersten Endes des Gehäuses eingeschaltet ist, sowie Federeinrichtungen, die die Nippeldichtung in Richtung auf den Dichtungsring beaufschlagen.

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