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Die Erfindung bezieht sich auf einen verbesserten Behälterverschlussstopfen, und genauer gesagt auf einen Gewindestopfen, welcher ein besonderes Dichtungshaltemerkmal hat.
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In der Transportbehälterindustrie ist es üblich, Tonnen, Eimer und dergleichen mit einer oder mehreren Spender- und/oder Füllöffnungen herzustellen. Solche Öffnungen haben ein spiralförmiges Innenschraubengewinde, welches in einem Dichtungsbereich ohne Gewinde aufgeht. Ein Verschlussstopfen mit Außengewinde, welcher eine ringförmige Dichtung enthält, steht mit der Öffnung verschraubt in Eingriff. Beim Festigen des Stopfens wird die Stopfendichtung fest gegen den Dichtungsbereich ohne Gewinde heruntergezogen, um somit eine wirksame Abdichtung des Behälters bereitzustellen. Obwohl viele Millionen von Tonnen und weiteren Behältern auf diese Weise abgedichtet werden, tritt ein gelegentliches Problem auf, welches diese Erfindung angeht. Das Problem hat nicht nur mit der Abdichtung zu tun, sondern ebenfalls mit dem Aufschrauben des Stopfens von der Behälteröffnung. Einerseits besteht eine kritische Beziehung zwischen dem Stopfen und seiner Dichtung und andererseits der Zusammenführung von der Behälteröffnung, welche in den Öffnungs-Dichtungsbereich geschraubt ist. Diese Beziehung ist derart, dass in der Praxis, bei einem Anlegen des notwendigen Drehmoments, um den Stopfen in die Behälteröffnung zu dichten, die Stopfendichtung zwischen dem Auslauf von dem Öffnungs-Innengewinde eingezwängt wird. Wenn der Stopfen nachfolgend aufgeschraubt wird, tritt es allgemein auf, dass diese Dichtungs-Einzwängwirkung gegen das Öffnungsgewinde die Stopfendichtung fest erfasst. Wenn sich die Aufschraubwirkung fortsetzt, ergibt sich eine angreifbare Bedingung. Vor allem kann die Dichtung, wenn sich der Stopfen aus der Öffnung herausbewegt, auf dem Öffnungs-Innengewinde gefangen verbleiben, so dass die Dichtung aus ihrer Dichtungssitzposition auf dem Stopfen herausgezogen wird. Eine fortgesetzte Umdrehung des Stopfens wird extrem schwierig, da die Dichtung zwischen den eingefügten Gewinden festgeklemmt ist. Darüber hinaus wird die Dichtung selber aufgrund dieser Schredderwirkung ernsthaft beschädigt, welches die Verwendbarkeit von dem Verschluss weiter herabsetzt.
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Ein weiterer negativer Aspekt von dieser Dichtungs-Erfassungsbedingung ist die Neigung von der Dichtung, sich aus ihrem Dichtungssitz während eines Drehens von dem Stopfen herauszukrümmen. Dieses Problem tritt auf, wenn die Stopfendichtungs-Bewegung um den Dichtungssitz ohne Gewinde von der Öffnung beschädigt wird, welches bei der Dichtung bewirkt, sich anzuhäufen und eine Schleife auszubilden, welche von der Kante von der Öffnung hervorsteht. Ein Weg für das Auftreten einer solchen Beschädigung liegt darin, wenn die Stopfendichtung abermals auf den Öffnungs-Gewindeauslauf verstrickt wird, wenn der Stopfen nun in die Öffnung hereinbewegt wird. Die resultierende „Schleifen”-Bedingung wird höchstwahrscheinlich einen Leckagepfad erzeugen und recht wahrscheinlich eine ernsthafte Beschädigung auf die Dichtung vermitteln. Die Gemeinsamkeit zwischen diesem „Erfassungs”- und „Schleifen”-Problemen ist selbstverständlich die Möglichkeit, dass die Stopfendichtung auf dem Stopfendichtungssatz an seiner Stelle verbleibt, wo sie hingehört, und somit verhindert wird, dass sie in den Gewinde-Zwischeneingriff gezerrt wird.
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Der Stand der Technik hat die Aufgabe erkannt, bestimmte positive mechanische Haltemittel im Allgemeinen bereitzustellen, um die Stopfendichtung an ihrer Stelle beizubehalten. Das
U.S.-Patent No. 2,906,429 (Marchyn) erkennt die „Schleifen-” Probleme, stellt jedoch keine vollständig zufriedenstellende Lösung bereit. In diesem Patent hat der Stopfen eine spezielle Gewindeausbildung, bei welcher das Gewinde den Dichtungssitz einfasst. Genauer gesagt, hat der Stopfen ein abnehmendes Gewinde, welches sich um die untere Kante von dem Dichtungssitz fortsetzt und als eine Teilbarriere oberhalb des normalen Stopfengewindes wirkt. Dieser modifizierte Gewindeaufbau ist jedoch unzureichend, um einen adäquaten Schutz gegen das „Erfassungs”-Phänomen bereitzustellen, wie im Folgenden klar zu erkennen ist.
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Dokument
U.S.-Patent No. 4,768,677 (Kitsukawa) offenbart einen Verschlussstopfen, bei welchem eine Dichtungshaltelippe eine gleichförmige, durchgehende, sich nach oben erstreckende ringförmige Oberfläche, eine konstante radiale Erstreckung, welche axial kleiner als die äußere radiale Erstreckung von der Krone des spiralförmigen Schrauben-Seitenwandgewindes ist, und einen zylindrischen Dichtungssitz hat.
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Dokument
DE 202 15 810 U (DURA Automotive Systems Köhler GmbH) offenbart eine Gaskappe (
10) für Motorfahrzeuge, bei welcher eine Gewindeabdeckung (
14) eine Dichtung (
20) hat, bei welcher gezeigt ist, dass sie einen halbrunden Sitz hat.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe von der vorliegenden Erfindung, einen Verschlussstopfen bereitzustellen, welcher die Probleme der Dichtungs-Erfassung und – Schleifenbildung löst. Es ist eine weitere Aufgabe von einer Ausführungsform von der vorliegenden Erfindung, einen Verschlussstopfen bereitzustellen, welcher einen Bereich von Behälteröffnungen abdeckt.
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KURZER UMRISS DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Behälterverschlussstopfen ausgebildet mit einer zylindrischen Seitenwand mit einem spiralförmigen Außenschraubengewinde, einem umlaufenden vergrößerten Stopfenrand, einem ringförmigen Stopfendichtungssitz unmittelbar unter dem Stopfenrand und einer durchgehenden, umlaufenden, sich radial nach außen erstreckenden Dichtungshaltelippe unter dem Stopfendichtungssitz, wobei sich der Dichtungssitz direkt vom Fuß der Dichtungshaltelippe ausgehend nach außen und oben trichterförmig aufweitet, um auf den Stopfenrand zu treffen.
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Gemäß einer Ausführungsform von der vorliegenden Erfindung ist der Dichtungssitz von kegelstumpfförmiger Gestalt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform von der vorliegenden Erfindung ist eine elastische Dichtung auf dem Dichtungssitz aufgespannt und nimmt die Form des Dichtungssitzes an; wobei die Dichtung die kegelstumpfförmige Gestalt des Dichtungssitzes annehmen kann.
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Ebenfalls, gemäß der vorliegenden Erfindung, ist ein Verschlussstopfen gemäß der vorliegenden Erfindung kombiniert mit einer Öffnung in einer Behälterwand mit einer Buchse, wobei die Buchse eine zylindrische Wand mit einem spiralförmigen Innenschraubengewinde und einen sich nach oben erstreckenden, glatten Dichtungsabdichtungsbereich aufweist, wobei die Dichtung zwischen dem Buchsendichtungsbereich und dem Stopfendichtungssitz im Wesentlichen radial komprimiert ist und in nächster Nähe zum spiralförmigen Buchsen-Innenschraubengewinde liegt.
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Ein Verschlussstopfen gemäß der vorliegenden Erfindung stellt eine lang gesuchte Lösung auf das oben erwähnte „Erfassungs”- und „Schleifen”-Problem auf eine einfache, direkte Weise bereit.
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In einem Beispiel ist der Verschlussstopfen aus einer zylindrischen Seitenwand mit Gewinde und einer scheibenförmigen Unterwand ausgebildet. Die Seitenwand schließt in einem umlaufenden vergrößerten Stopfenrand ab und hat einen ringförmigen Stopfendichtungssitz unmittelbar unter dem Stopfenrand. Zwischen dem Stopfendichtungssitz und dem Seitenwand-Gewinde ist die Dichtungshaltelippe zwischengelegt. Die elastische Dichtung ist über den Stopfendichtungssitz aufgespannt, wobei sie den vertikalen Raum zwischen dem Stopfenrand und der Dichtungslippe belegt. Der oben beschriebene Stopfen ist in eine Behälterwandöffnung eingeschraubt, welche ein Innenschraubengewinde und einen nach innen gerichteten Dichtungsbereich hat. Die kritische Beziehung aus dem Stand der Technik, welche zwischen der Stopfendichtung und dem Behälteröffnungsgewinde besteht, wird nun recht unbedeutend. Wenn der Stopfen aus der Gewindebehälteröffnung herausfährt, wird die Dichtung an ihrer Stelle auf dem Stopfendichtungssitz durch die Dichtungshaltelippe fest beibehalten. Die daraus resultierende saubere Trennung der Stopfendichtung von der Behälteröffnung bildet eine wesentliche Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik.
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Es ist demgemäß ein grundlegendes Merkmal von der Erfindung, einen verbesserten Gewindeverschlussstopfen für Industriebehälter bereitzustellen.
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Ein genaueres Merkmal liegt in der Bereitstellung eines Stopfendichtungssitzes mit einem Aufbau zum positiven Beibehalten der Stopfendichtung darauf während eines Einschraubens und Herausschraubens.
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Die obigen und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden in den anliegenden Ansprüchen dargelegt und werden in den Zeichnungen weiter beschrieben, in denen:
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1 eine teilweise geschnittene Ansicht von einem Verschlussstopfen aus dem Stand der Technik ist.
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2 eine Draufsicht von einer Behälterverschlusskombination ist, welche den Verschlusstopfen von 1 enthält.
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3 eine teilweise geschnittene Ansicht des Stopfens von 1 ist, welcher in eine Behälteröffnung eingeschraubt ist.
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4 eine Ansicht ähnlich der von 3 ist, welche einen weiteren Verschlussstopfen aus dem Stand der Technik darstellt, wobei der Stopfen in einer teilweise herausgeschraubten Position ist.
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5 eine teilweise geschnittene Detailansicht von einem Metallverschlussstopfen gemäß einer Ausführungsform von der Erfindung ist.
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6 eine Ansicht ähnlich der von 5 ist und eine Dichtung enthält.
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7 eine teilweise geschnittene Ansicht von einem Plastikstopfen, ähnlich dem Stopfen von 5, ist, welcher in eine Behälteröffnung eingeschraubt ist.
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8 eine Ansicht ähnlich der von 7 ist, wobei jedoch der Stopfen in einer teilweise herausgeschraubten Position ist.
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GENAUE BESCHREIBUNG VON DER ERFINDUNG
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Ein Verschlussstopfen aus dem Stand der Technik ist in 1 bis 4 dargestellt und ist im Allgemeinen mit einem Bezugszeichen 1 angezeigt, und ist aus Kunststoffharz geformt, so dass er eine scheibenförmige Bodenwand 2 hat, welche durch eine zylindrische Seitenwand 3 umgeben ist, welche in einem umlaufenden vergrößerten Stopfenrand 4 abschließt. Das Innere von dem Stopfen 1 hat eine Folge von Schlüssel-Ineingriffnahme-Ansätzen 5 zur Weitergabe eines Zuschraub- und Aufschraub-Drehmomentes auf den Stopfen. Die Stopfen-Seitenwand 3 hat einen Zapfenabschnitt 6, welcher sich von der Bodenwand 2 aus erstreckt, ein spiralförmiges Außenschraubengewinde 7 und einen Dichtungssitz 8 unmittelbar unter dem Stopfenrand 4. Hier ist es wichtig zu erwähnen, dass der Dichtungssitz 8 in einer Ebene liegt, welche axial zum Stopfengewinde-Kerndurchmesser ausgerichtet ist. Diese Beziehung ist vorteilhaft, um ein ausreichendes Dichtungsvolumen zwischen dem Stopfen und der übereinstimmenden Behälteröffnungsoberfläche sicherzustellen, um jeglichen Leckagepfad abzuschließen. Die Stopfen-Seitenwand 3 ist mit einer umlaufenden Dichtungshaltelippe 9 am unteren Ende des Gewindes 7 ausgebildet, welche sich radial nach außen in axialer Ausrichtung zur Gewindekrone erstreckt. Wie in 1 klar zu erkennen, läuft das Stopfengewinde aus und schließt an dem Punkt 10 innerhalb der Lippe 9 ab, welches eine gleichförmige, nach oben gerichtete, durchgehende, ringförmige Oberfläche 11 hinterlässt, welche in einer Ebene liegt, welche parallel zur Unteroberfläche 4a von dem Stopfenrand 4 und unmittelbar oberhalb des Gewindeabschlusses 10 liegt. Eine elastische ringförmige Dichtung 12, welche eine im Wesentlichen quadratische Querschnittsform hat, ist über den Stopfen aufgespannt, um somit den Dichtungssitz 8 zu umarmen. Die derart positionierte Dichtung ist behaglich zwischen der Unteroberfläche 4a von dem Stopfenrand 4 und der oberen Oberfläche 11 von der Haltelippe 9 eingeklemmt, welches ein Entfernen von der Dichtung 12 von dem Dichtungssitz 8 recht unwahrscheinlich macht.
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Die Behälterwandöffnung, innerhalb welcher der Stopfen 1 über ein Gewinde in Eingriff steht, wie in 3 deutlich gezeigt, enthält eine Behälterwand 20, innerhalb der eine Buchse, welche im Allgemeinen mit Bezugszeichen 21 angezeigt ist, auf eine herkömmliche Weise eingesetzt ist. Die Buchse 21 hat eine sich umlaufend erstreckende mehreckige Basis 22, eine zylindrische Wand 23, welche sich davon erstreckt und in einem sich radial nach außen gekrümmten Wulst 24 abschließt. Die Behälterwand 20 liegt in einer in Übereinstimmung stehenden Erhebung 25 oberhalb der vieleckigen Basis 22 und hat einen aufrecht stehenden, im Wesentlichen zylindrischen Hals 26, welcher sich innerhalb des Buchsenwulstes 24 erstreckt. Eine Buchsendichtung 27 ist zwischen der Buchse 21 und den umlaufenden Oberflächen von der Behälterwand 20 eingepresst. Ein spiralförmiges Innenschraubengewinde 28 ist auf der Buchsenwand 23 ausgebildet, welches sich von der Basis 22 zu einem Gewinde-Auslaufpunkt 29 zum Beginn des Wulstes 24 erstreckt. Der sich aufwärts erstreckende Wulstabschnitt ohne Gewinde unmittelbar oberhalb des Gewinde-Auslaufpunktes 29 bildet einen glatten Dichtungsbereich 30.
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Die Dichtungsbeziehung zwischen dem Stopfen 1 und der Buchse 21 in einer vollständig zugeschraubten Bedingung, wie in 3 angezeigt, zeigt an, dass die Stopfendichtung 12 fest zwischen dem Stopfendichtungssitz 8 und dem Buchsendichtungsbereich 30 eingepresst ist. Es ist zu erwähnen, dass die Dichtung 12 ebenfalls axial zwischen der Rand-Unteroberfläche 4a und der oberen Oberfläche 11 von der Haltelippe 9 festgehalten ist. Darüber hinaus ist zu erkennen, dass die Dichtung 12 in dieser fest angezogenen Position mit dem Buchsengewinde-Spiralauslauf- und Abschlusspunkt 29 in Kontakt liegt. Die durchgehende, ringförmige obere Oberfläche von der Haltelippe hält eine konstante axiale Beabstandung von der Rand-Unteroberfläche 4a bei und verhindert, dass die Dichtung 12 an jeglichem Punkt in das Buchsengewinde 28 gefangen wird.
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4 stellt einen weiteren Stopfen 40 aus dem Stand der Technik dar, welcher aus einem Behälterwandöffnungs-Hals mit Innengewinde 41 aufgeschraubt ist. Hier sitzt die Stopfendichtung 42 auf dem Dichtungssitz 43, welcher am Kerndurchmesser des Stopfengewindes ausgebildet ist, wobei sich das Stopfengewinde 44 einfach vermindert, welches durch Bezugszeichen 45 angezeigt ist, wenn es sich dem Dichtungssitz 43 annähert. Unter diesen Bedingungen aus dem Stand der Technik kann erkannt werden, dass, wenn sich der Stopfen herausbewegt, die Dichtung 42 beinahe keinen axialen Halt hat, welcher durch das verminderte Gewinde 45 zugeführt wird. Daraus folgend wird die Dichtung einfach zwischen den in Eingriff stehenden Verschlussgewinden gefangen und wird aus dem Dichtungssitz herausgezogen, welches der normalen Verschlussfunktionalität eine ernsthafte Beschädigung zufügt.
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Die Ausführungsform von der Erfindung, wie in 5–8 dargestellt, ist eine Variante auf den Verschlussstopfen, wie mit Bezug auf 1 bis 3 beschrieben, wobei gleichen Teilen die gleichen Bezugszeichen gegeben sind. Wie in 5 und 6 gezeigt, ist ein Metallverschlussstopfen 60 in einem Beispiel aus einem 1,15 Millimeter Tonnenendstahl ausgeschnitten und gerollt. Die Dichtungshaltelippe 61 ist gerollt, so dass sie einen dreieckigen, gewindeförmigen Querschnitt, welcher einen geneigten Winkel von 55° hat, ein radiales Ausmaß D1, welches kleiner als das äußere radiale Ausmaß D2 von der Krone des Gewindes 7 ist, hat, und in einer Ebene liegt, welche parallel zur Unteroberfläche 4a von dem Stopfenrand 4 ist. Die obere Flanke 62 von der Haltelippe 61 bildet eine durchgehende, sich peripher noch oben und nach außen erstreckende Oberfläche oberhalb des Schraubgewindes 7. Der Durchmesser D3 von dem Innenstamm 63 von der Lippe 61 ist kleiner als der Gewinde-Kerndurchmesser D4. Der Dichtungssitz 64 weitet sich radial nach außen und oben trichterförmig auf, um auf den Stopfenrand 4 an im Wesentlichen dem gleichen Punkt zu treffen, an welchem der Dichtungssitz 8 auf den Rand in der ersten Ausführungsform trifft. Eine herkömmliche Dichtung 12 aus EPDM, schwarzem Nitril oder PE ist auf dem Dichtungssitz 64 aufgespannt und nimmt die gleiche, im Allgemeinen kegelstumpfförmige Gestalt, an, wie in 6 gezeigt.
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Die Wirkung der Geometrie in dieser Ausführungsform ist, dass das radiale Ausmaß D1–D3 von der Lippe 61 Dichtungsanhebe- und Anti-Aufnahme- und Anti-Schleifenbildungs-Funktionen hat. Der reduzierte Lippendurchmesser ermöglicht es, dass der Verschlussstopfen sich einem größeren Bereich von Behälteröffnungen anpasst. Der kegelstumpfförmige Dichtungssitz 64 hat zwei Vorteile. Zunächst stellt er für die Dichtung 12 im Bereich zwischen der Verschlussstopfenlippe 61 und dem Dichtungsbereich 30 von der Behälterverschlussbuchse 21 ein erhöhtes Volumen bereit, und zweitens stellt die kegelstumpfförmige Gestalt, welche durch die aufgespannte Dichtung 12 angenommen wird, einen erhöhten Kontaktbereich zwischen der Dichtung und dem Dichtungsbereich 30 bereit, wenn der Stopfen in die Buchse 21 hereingeschraubt wird. Die Dichtung ist auf das Volumen zwischen dem Buchsendichtungsbereich 30 und dem Stopfensitz 64 „angepasst”, wobei das führende Ende von der Dichtung anfänglich einer niedrigeren (oder sogar keiner) Komprimierung unterworfen wird. Somit ist das anfängliche Kontaktband zwischen der Dichtung und der Verschlussbuchse vorteilhafterweise teilweise oberhalb der Seite von der Dichtung.
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Dies wird am deutlichsten in 7 und 8 von einer Ausführungsform von einem Verschlussstopfen erkannt, welcher aus einem geeigneten Kunststoffmaterial ausgebildet ist, wobei die Stopfengewinde, der Rand und die Lippe 61 eine ähnliche Geometrie zu der in 6 und 7 gezeigten Ausführungsform haben, wobei der Stopfen aus einem geeigneten Kunststoffmaterial ausgebildet ist. Die Wirkung von diesem erhöhten Kontaktbereich und der niedrigeren Komprimierung von der Dichtung am führenden Ende liegt in einer weiteren Entschärfung gegen die Dichtungs-Schleifenbildung während des Auferlegens eines Drehmomentes auf den Stopfen.
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Ein weiterer Vorteil der für die Lippe 61 verwendeten Geometrie liegt darin, dass sie den Stopfen verstärkt, es ermöglicht, dass der Stopfen in 5 und 6 aus dünnerem Maßstahl ausgebildet wird, als für Stopfen aus dem Stand der Technik verwendet, während immer noch eine äquivalente bauliche Festigkeit beibehalten wird.
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Bei einer Verwendung von standardisierten Dichtungen ist es bei der Lippe 61 möglich, die Verschluss-Buchsenwand 23 im Bereich des Buchsengewinde-Auslaufes 29 direkt zu kontaktieren, wenn der Stopfen 60 in seiner Endposition vollständig zugeschraubt ist. Eine übergroße Dichtung kann verwendet werden, um einen solchen Metall-zu-Metall-Kontakt zu verhindern, wenn gewünscht.
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Verschiedene Änderungen oder Modifikationen auf den Dichtungshaltestopfen von der Erfindung können innerhalb des Umfanges der anliegenden Ansprüche vorgenommen werden.
