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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Ein
Typ eines Steckverbinders enthält
einen starren Isolator aus einem starren, formgegossenen technischen
Kunststoff, wobei es sich um ein Material handelt, das einen Elatizitätsmodul
von mindestens 100.000 psi hat, und ein Dichtelement aus Elastomermaterial,
wobei es sich um ein Material handelt, das einen Elatizitätsmodul
von nicht mehr als 50.000 psi hat. Der starre Isolator und das Elastomer-Dichtelement
haben fluchtende Kanäle,
die Kontakte aufnehmen, von welchen Drähten nach hinten verlaufen.
Die Drähte
verlaufen durch das Dichtelement und hinter dieses. Der starre Isolator
bildet einen nach vorne und nach hinten weisenden Absatz, die mit
entsprechenden Absätzen
an dem Kontakt in Eingriff kommen, um eine Bewegung des Kontakts
zu verhindern, während
das Dichtelement den Draht abdichtet, um den Durchtritt von Wasser
oder anderen Flüssigkeiten
zu den freiliegenden Teilen des Kontakts und des Drahtes zu verhindern.
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Die
meisten Kontakte führen
Signale und haben Höchstdurchmesser,
die nicht wesentlich größer als
der Durchmesser des von ihnen ausgehenden Drahtes sind. Einige Kontakte
jedoch haben einen großen
Durchmesser, wie z. B. Kontakte, die Leistung führen und Koaxialkontakte, die
einen mittleren und einen äußeren Kontaktteil
haben. Oftmals ist es möglich,
Drähte
mit einem relativ kleinen Durchmesser mit Kontakten mit so großem Durchmesser
zu verbinden. Es besteht jedoch ein Problem darin, eine Abdichtung
zwischen den Wänden
des Dichtungskanals und dem Außendurchmesser
dieser Drähte
mit relativ kleinem Durchmesser sicherzustellen, die mit Kontakten
mit großem
Durchmesser verbunden sind. Wenn der Unterschied des Durchmessers
zwischen dem größten Durchmesser
des Kontakts und dem Durchmesser des Drahtes nur gering ist, kann
der Kontakt durch den Dichtungskanal ohne Beschädigung in seine Position geschoben
und wieder entfernt werden. Ein großer Unterschied der Durchmesser
führt jedoch
zu einer Beschädigung
des Dichtungskanals, wenn der Kontakt mit großem Durchmesser durch den Dichtungskanal
geschoben wird. Es ist möglich,
einen Draht mit größerem Durchmesser
für den
Kontakt mit großem
Durchmesser zu verwenden, aber dies hat den Nachteil, dass der Draht mit
größerem Durchmesser
mehr Raum in einem Kabel einnimmt und auch die Kosten erhöht. Ein
Steckverbinder, der es ermöglichte,
dass ein Kontakt mit großem
Durchmesser vorwärts
oder rückwärts durch einen
Dichtungskanal gedrückt
wird, ohne ihn zu beschädigen,
während
der Dichtungskanal eine zuverlässige
Presspassung mit dem von dem Kontakt ausgehenden Draht bildet, und
zwar in einer einfachen und leicht zu montierenden Anordnung, wäre wertvoll.
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Das
Dokument FR-A-2 786 033 zeigt einen Steckverbinder nach dem Stand
der Technik auf.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Steckverbinder gemäß Anspruch
1.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein verbesserter Steckverbinder
des Typs geschaffen, der einen starren Isolator und ein Elastomer-Dichtelement
hinter dem starren Isolator hat, mit einem Kontakt, der in dem starren Isolator
sicher gehalten wird, und einem von dem Kontakt ausgehenden Draht,
der in dem Dichtelement abgedichtet wird. Der verbesserte Steckverbinder
macht es möglich,
dass ein Kontakt durch den Dichtungskanal tritt, ohne den Dichtungskanal
zu beschädigen,
trotz eines großen
Unterschieds der Durchmesser zwischen dem größten Durchmesser des Kontakts
und dem Außendurchmesser
des von ihm ausgehenden Drahtes. Der Steckverbinder enthält einen
modularen Elastomer-Einsatz, der eine rohrförmige Innenfläche hat,
die in Presspassung mit dem Draht liegt, um an diesem eine Abdichtung
zu bilden, und der eine in Presspassung mit dem entsprechenden Dichtungskanal
liegende Außenfläche hat.
Der modulare Einsatz wird auf den Draht aufgeschoben, sodass der
Kontakt durch den Isolatorkanal treten kann, ohne dass der Einsatz
an seiner Position ist, woraufhin der Einsatz in den Isolatorkanal
gedrückt
wird. Der Steckverbinder kann zusätzliche Kontakte mit davon
ausgehenden Drähten
enthalten, bei welchen kein so großer Unterschied der Durchmesser
zwischen dem größten Durchmesser
des Kontakts und der Außenseite
des Drahtes besteht, sodass diese kleineren Kontakte durch die Dichtungswän de des
Dichtungskanals gedrückt
werden können,
ohne sie zu beschädigen,
und wobei die Dichtungswände
einstückig
mit dem übrigen
Dichtelement sind.
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Die
neuen Merkmale der Erfindung sind insbesondere in den beigefügten Patentansprüchen dargelegt.
Die Erfindung ist aus der folgenden Beschreibung, in Verbindung
mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen, am besten verständlich.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine isometrische Vorderansicht eines gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung aufgebauten Steckverbinders.
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2 ist
eine isometrische Rückansicht
des Steckverbinders aus 1.
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3 ist
eine auseinandergezogene Schnittansicht des Steckverbinders aus 1,
die einen großen
Kontakt und einen kleinen Kontakt außerhalb des Steckverbinderkörpers liegend
zeigt.
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4 ist
eine Schnittansicht des Steckverbinders aus 3.
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5 ist
eine auseinandergezogene Schnittansicht eines Steckverbinders gemäß einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung, bei welchem der große Kontakt ein Koaxialkontakt
ist.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 und 2 zeigen
einen Steckverbinder 10, der große Kontakte 12 und
kleine Kontakte 14 hat. Die speziellen großen Kontaktanordnungen
oder Kontakte 12 sind Leistungskontakte, die große Ströme führen und
daher eine größere Fläche und
einen größeren Querschnitte
erfordern, um die Erwärmung zu
minimieren, während
die kleinen Kontakte 14 Signalkontakte sind, die Signale
mit niedrigem Strom führen.
Die Kontakte werden mit Kontakten eines anderen Steckverbinders
zusammengesteckt, indem sie in Vorwärtsrichtung F bewegt werden.
Die Drähte 20 haben
vordere Enden, die an den großen
Kontakten angeschlossen sind, und verlaufen von dem Steckverbinder
nach hinten R, während
kleinere Drähte 22 mit
den kleinen Kontakten verbunden sind und von dem Steckverbinder
nach hinten verlaufen.
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Wie 3 zeigt,
enthält
der Steckverbinder einen Steckverbinderkörper 30 mit einem
starren Isolator 32, der die Positionen der Kontakte 12, 14 fixiert, und
einem Elastomer-Dichtelement 34, das dichtend an den Drähten 20, 22 anliegt,
um die Anschlussstellen der Drähte
an die Kontakte frei von Feuchtigkeit zu halten. Der starre Isolator
enthält
einen vorderen und einen hinteren Teil 40, 42,
die jeweils aus einem starren technischen Kunststoff formgegossen
sind, bei dem es sich um ein Polymer mit einem Elatizitätsmodul
von mindestens 100.000 psi handelt. Das Dichtelement 34 ist
aus Elastomermaterial formgegossen, wobei es sich um ein Material
handelt, das einen Elatizitätsmodul
von weniger als 50.000 psi hat. Das vordere Ende des Dichtelements
ist durch Klebstoff oder thermische Verbindung an dem starren Isolator
befestigt.
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Jede
große
Kontaktanordnung bzw. jeder große
Kontakt 12 enthält
einen Haltering 60 aus Metallblech auf einem massiven gefrästen Teil 61.
Der Kontakt enthält
einen vorderen Kontaktabschnitt 50 zum Eingriff mit einem
passenden Kontakt, einen nach hinten weisenden Absatz 52 und
zwei nach vorne weisende Absätze 54, 56.
Der Haltering 60 aus Metallblech ist aus einem Stück Metallblech
gebildet, das zu einem Zylinder mit einem mit 58 bezeichneten Spalt
gerollt ist. Der Haltering hat ein nach innen abgewinkeltes vorderes
Ende, das einen nach vorne weisenden Absatz 64 bildet,
der an dem Kontaktabsatz 52 anliegt, und hat einen hinteren
Halteringsabsatz 59, der an dem Kontaktabsatz 56 anliegt.
Dadurch wird der Haltering an seiner Position auf dem übrigen Kontakt
(Teil 61) gehalten. Wenn eine große Kontaktanordnung nach vorne
in ihre Position geschoben wird, schnappt der Absatz 59 des
Halterings hinter einen nach vorne weisenden Absatz 65 des Isolatorteils 42,
um so das Entfernen des Kontakts zu verhindern. Gleichzeitig liegt
der nach vorne weisende Absatz 54 an dem Kontakt im wesentlichen
an einem nach hinten weisenden Absatz 66 an, der an der Rückfläche des
starren Isolators gebildet ist, um eine weitere Vorwärtsbewegung
des großen
Kontakts zu verhindern.
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Der
starre Isolator 32 hat Kontaktaufnahmekanäle 70,
die die großen
Kontakte aufnehmen, während
das Elastomer-Dichtelement 34 entsprechende Dichtungskanäle 72 hat,
die die großen
Kontakte aufnehmen und durch die die großen Drähte 20 verlaufen.
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Die
kleinen Kontakte 14 werden in ähnlicher Weise wie die großen Kontakte
gehalten, wobei der starre Isolator 32 Zinken 80 mit
freien vorderen Enden hat, die nach vorne weisende Absätze bilden,
die mit nach hinten weisenden Absätzen 82 an den kleinen
Kontakten in Eingriff kommen. Der starre Isolator bildet ferner
einen nach hinten weisenden Absatz 84, der mit einem nach
vorne weisenden Absatz 86 an dem kleinen Kontakt in Eingriff
kommt. Somit können die
kleinen Kontakte wie auch die großen Kontakte eingebaut werden,
indem sie nach vorne in ihre Position geschoben werden, bis die
elastischen Absätze hinter
die nach hinten weisenden Absätze
der Kontakte einschnappen.
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Die
kleinen Drähte 22 enthalten
jeweils eine Kupferseele 90 und eine Isolierung 92,
die die Seele umgibt. Das vordere Ende der Isolierung wird abgezogen,
das vordere Ende 96 der Seele wird in eine Hülse 100 an
der Rückseite
des kleinen Kontakts eingeführt
und die Drahtseele wird an den Kontakt angeschlossen. Das Anschließen kann
durch Verpressen der Hülse 100 erfolgen.
Eine andere Art der Hülse
ermöglicht
das Verlöten
des vorderen Seelenendes 96 mit der Kontakthülse. Der
starre Isolator bildet kleine Kanäle 102, die die kleinen
Kontakte aufnehmen, während
das Elastomer-Dichtelement 34 kleine Dichtungskanäle 104 bildet,
durch die die Kontakte und die kleinen Drähte 22 verlaufen.
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Das
Dichtelement bildet innere Wulste 110, die radial nach
innen zur Achse 112 des Dichtungskanals vorspringen, um
die Außenseite
des Drahtes 22 abzudichten. Der Innendurchmesser der inneren Wulste
führt zu
einer Presspassung mit dem Draht 22, um eine feuchtigkeitsdichte
Abdichtung zu schaffen. Der Innendurchmesser ist kleiner als der
größte Durchmesser
B des kleinen Kontakts. Das hat zur Folge, dass der Kontakt beim
Einführen
zwangsweise durch die inneren Wulste 110 nach vorne geschoben
werden muss, die aus dem Weg abgelenkt werden, wenn die Kontaktabschnitte
mit großem Durchmesser
durch sie hindurchtreten. Der Unterschied des Durchmessers zwischen
dem größten Durchmesser
B des kleinen Kontakts und dem Durchmesser D1 des Drahtes (der konstant
ist) ist nicht groß. Das
hat zur Folge, dass der Kontakt vorsichtig durch die inneren Wulste 110 in
die Einbauposition des Kontakts geschoben werden kann, ohne dass
an den inneren Wulsten eine dauerhafte Beschädigung auftritt, die zu einer
mangelhaften Feuchtigkeitsabdichtung an dem kleinen Draht 22 führen würde. Es
sei angemerkt, dass der Durchmesser des kleinen Kanals 104 in
dem Elastomer-Dichtelement vorzugsweise etwa gleich dem größten Durchmesser
B des Kontakts ist und in beinahe allen Fällen der Durchmesser des Kanals 104 mindestens
95% des größten Durchmessers
B des Kontakts beträgt,
um das Einführen
des Kontakts zu ermöglichen.
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Der
große
Draht 20 umfasst eine Isolierung 120 und eine
Kupferseele 122. Die Seele ist an eine Hülse 124 des
großen
Kontakts in der gleichen Weise wie der kleine Kontakt angeschlossen,
beispielsweise durch Verpressen der Hülse um das vordere Ende 126 der
Seele.
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Der
große
Draht 20 wird an seiner Position durch innere Wulste 130 in
dem Dichtungskanal abgedichtet, die in Presspassung mit dem großen Draht liegen.
Es wäre
möglich,
die großen
Wulste 130 einstückig
mit dem Rest des Dichtelements 34 zu bilden, wie dies bei
den kleinen Wulsten 110 der Fall ist, die abdichtend an
den kleinen Kontakten und Drähten anliegen.
Wenn die großen
inneren Wulste 130 einstückig mit dem Dichtelement 34 hergestellt
würden, würde dies
jedoch Nachteile mit sich bringen. Der Grund dafür ist, dass der größte Durchmesser
D4 eines Teiles 132 des großen Kontakts wesentlich größer als
der Durchmesser D2 des großen
Drahtes ist. Das hat zur Folge, dass dann, wenn der große Kontaktteil
durch die inneren Wulste 130 geschoben wird, deren Durchmesser
so ausgelegt ist, dass sie eine Presspassung mit dem großen Draht
bilden, der große
Kontaktteil 54 eine dauerhafte Beschädigung der Wulste verursachen
würde,
was zu der beträchtlichen
Gefahr führt,
dass keine wasserdichte Abdichtung um den großen Draht entsteht.
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Um
eine Beschädigung
der großen
inneren Wulste 130 zu vermeiden, bildet die Anmelderin
die großen
inneren Wulste 130 an den rohrförmigen In nenflächen 134 von
modularen Elastomer-Einsätzen 140,
die getrennt von dem Dichtelement 34 formgegossen werden.
Ein modularer Einsatz 140 wird vor dem Anschließen des
vorderen Endes 126 der Drahtseele an den Kontakt auf den
großen
Draht 20 aufgeschoben. Nach dem Anschließen des
Drahtes an den Kontakt wird der Kontakt nach vorne durch die Kanäle 72, 70 in
dem Dichtelement und in dem starren Isolator geschoben, bis der
große
Kontakt in seiner endgültigen
Einbauposition oder nahe an dieser liegt. Anschließend wird
der modulare Einsatz 140 nach vorne in den Dichtungskanal
geschoben. Es sei angemerkt, dass das Dichtelement einen inneren
Flansch 150 mit einer nach vorne weisenden Flanschoberfläche 152 hat.
Der modulare Einsatz 140 wird leicht zusammengepresst,
während
er an dem Flansch vorbei geschoben wird, bis eine nach hinten weisende
Einsatzoberfläche 154 an
dem hinteren Ende des Einsatzes an der Flanschoberfläche 152 anliegt.
Zu diesem Zeitpunkt wird der Einsatz gegen ein hinteres Ende 156 des
Kontakts leicht zusammengepresst und die äußere Oberfläche 158 des Einsatzes
liegt in einer Presspassung mit dem Inneren des Dichtungskörpers. Der
Einsatz wird vorzugsweise nicht in seiner Position verklebt, um
das Austauschen eines Kontakts zu ermöglichen. Der Innendurchmesser
D5 des Dichtungskanals 72 ist vorzugsweise etwa gleich dem
größten Außendurchmesser
D4 des Kontakts, obgleich es möglich
ist, einen Dichtungskanal 72 verwenden, der nur 95% des
größten Kontaktdurchmessers
beträgt.
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In
einem von der Anmelderin konstruierten Steckverbinder haben die
kleinen Kontakte 14 einen größten Durchmesser B von 2,16
mm (85 mil [ein mil entspricht einem tausendstel Zoll]), während die
kleinen Drähte
einen Durchmesser D1 von 1,22 mm (48 mil) haben, was ein Verhältnis von
85/48 = 1,8 ergibt. Die Anmelderin hat festgestellt, dass mit diesem
Verhältnis
von 1,8 des größten Kontaktdurchmessers
zu dem Außendurchmesser
des Drahtes die Abdichtung der kleinen inneren Wulste 110 an
dem Draht aufrechterhalten werden kann, nachdem der Kontakt durch
die Wulste geschoben wurde. Der große Kontakt hatte einen größten Durchmesser
D4 von 5,72 mm (225 mil), während
der Draht einen Durchmesser D2 von 2,54 mm (100 mil) hatte, was
ein Verhält nis von
225/100 oder 2,25:1 ergibt. Die Anmelderin hat festgestellt, dass
innere Wulste, die eine Abdichtung an dem großen Draht bewerkstelligen konnten,
durch den Durchtritt des großen
Kontakts beschädigt
würden,
sodass eine Abdichtung nicht sichergestellt werden konnte. Es hat
den Anschein, dass dann, wenn das Verhältnis des größten Durchmessers
des Kontakts zum Drahtdurchmesser mehr als etwa 2:1 beträgt, der
separate modulare Einsatz der Anmelderin wünschenswert ist, während dann,
wenn das Verhältnis
weniger als 2:1 ist, die einstückigen
inneren Wulste, die mit dem Rest des Dichtelements einstückig sind,
verwendet werden können
und eine zuverlässige
Abdichtung ergeben. Auch wenn der Unterschied des Durchmessers von
0,225 – 0,100
= 0,125 Zoll (3,2 mm) größer als
etwa 0,1 Zoll (2,5 mm) ist, ist ein separater modularer Einsatz
wünschenswert.
Für die kleine
Kontaktanordnung ist die Differenz nur 0,85 – 0,048 = 0,037 Zoll (0,9 mm).
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In
dem von der Anmelderin konstruierten Steckverbinder betrug der Durchmesser
D5 der jeweiligen großen
Dichtelementkanäle
5,77 mm (0,227 Zoll), was mehr als 250% des Durchmessers D6 der jeweiligen
inneren Wulste des Einsatzes war. Tatsächlich ist der Innendurchmesser
D6 1,78 mm (0,07 Zoll).
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5 zeigt
einen Steckverbinder 200 gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung, bei der große
Kontakte 202 jeweils ein Koaxialkontakt mit einem stiftartigen
Mittelkontaktteil 204 und ein äußerer Koaxial-Kontaktteil 206 des
Buchsentyps sind. Der Steckverbinder enthält einen Körper 210 mit einem
starren Isolator 212 aus einem formgegossenen starren technischen
Kunststoff in jedem seiner Teile 214, 216 und
ein Elastomer-Dichtelement 220. Der starre Isolator 212 hat
mit entsprechenden Kanälen 224 in
dem Dichtelement fluchtend ausgerichtete Kanäle 222. Ein Koaxialdraht
oder -kabel 230 hat einen äußeren Leiter 232,
der an den äußeren Kontaktteil
angeschlossen ist, und hat einen Mittelleiter 234, der
an den inneren Kontaktteil 204 angeschlossen ist. Der äußere Kontaktteil 206 ist
aus Metallblech, in dem Schlitze gebildet wurden, um Zinken 240 mit nach
hinten weisenden Absätzen 242 zu
bilden, die in Absätze 244 an
dem starren Isolator eingreifen. Ein nach vorne weisender Absatz 250 an
dem Kontakt kommt in Eingriff mit einem Absatz 252 an dem starren
Isolator. Ein modularer Elastomer-Einsatz 252 dichtet den
Draht 230 mit der Innenseite des Kanals 224 im
Dichtelement. Es sei angemerkt, dass ein Kontakt mit einem Sockelteil 206 schwierig
durch die inneren Dichtwulste zu drücken ist und der modulare Einsatz 252 in
diesem Fall besonders nützlich
ist.
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Die
Erfindung schafft somit einen Steckverbinder mit einem starren Isolator
und einem Elastomer-Dichtelement, die fluchtende Kanäle aufweisen, die
einen Kontakt mit einem von dem Kontakt nach hinten ausgehenden
Draht aufnehmen und die eine Abdichtung mit dem Draht schaffen,
wobei eine Beschädigung
der Dichtung trotz eines großen
Unterschieds zwischen dem größten Durchmesser
des Kontakts und dem Durchmesser des Drahtes vermieden wird. Wenn
ein so großer
Unterschied vorhanden ist, wird die Beschädigung der Dichtung vermieden, indem
ein separater elastischer modularer Einsatz vorgesehen wird, der
in den Dichtungskanal eingesetzt wird, nachdem der Kontakt eingebaut
wurde. Der Dichtungseinsatz kann in einem Kanal eines Steckverbinder-Dichtelements
liegen, das einen oder mehrere kleine Kanäle hat, bei welchen der größte Durchmesser
des Kontakts nicht wesentlich größer als
der Außendurchmesser
des entsprechenden kleinen Drahtes ist und bei welchen die Dichtungswulste, die
gegen die Außenseite
des Drahtes drücken,
einstückig
mit dem übrigen
Dichtelement geformt sind, anstatt dass sie als separate Einsätze geformt
sind. Das Dichtungselement hat vorzugsweise einen inneren Flansch
an der Rückseite
jedes Kanals, der einen modularen Einsatz aufnehmen soll, und der
modulare Einsatz wird über
den Flansch hinaus geschoben und anschließend durch den Flansch in seiner
Position gehalten.
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Obgleich
hierin bestimmte Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben und erläutert wurden, ist festzustellen,
dass für
den Durchschnittsfachmann Modifikationen und Variationen ohne weiteres
ersichtlich sind und folglich die Patentansprüche so ausgelegt werden sollen,
dass sie derartige Modifikationen und Äquivalente einschließen.