EP1719966A1 - Dichtung, insbesondere für hülsenlose Munition - Google Patents

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EP1719966A1
EP1719966A1 EP06008988A EP06008988A EP1719966A1 EP 1719966 A1 EP1719966 A1 EP 1719966A1 EP 06008988 A EP06008988 A EP 06008988A EP 06008988 A EP06008988 A EP 06008988A EP 1719966 A1 EP1719966 A1 EP 1719966A1
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EP
European Patent Office
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sealing ring
seal
sealing
main body
ring seat
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Withdrawn
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EP06008988A
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French (fr)
Inventor
Helmut Könicke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Diehl Defence GmbH and Co KG
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Diehl BGT Defence GmbH and Co KG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41A—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS COMMON TO BOTH SMALLARMS AND ORDNANCE, e.g. CANNONS; MOUNTINGS FOR SMALLARMS OR ORDNANCE
    • F41A3/00—Breech mechanisms, e.g. locks
    • F41A3/64—Mounting of breech-blocks; Accessories for breech-blocks or breech-block mountings
    • F41A3/74—Obturating or packing devices for gas leak prevention in breech mechanisms

Definitions

  • the invention relates to a seal according to the preamble of claim 1 for sealing the gap between a stationary, rigid first element and a thereto adjacent, movable second element.
  • the immovable, rigid first element is, for example, a shock absorber of a weapon, a weapon barrel, a second part of a multi-part cartridge chamber or the like.
  • the movable second element is e.g. a cartridge chamber such as the drum of a drum weapon, a cross slide o.
  • the sealing ring consists, for example, of steel.
  • the gas pressure buildup takes place in the cartridge case.
  • the powder gas is thereby through the cartridge case and on the accelerated projectile through the cutting guide tape locked in.
  • a small portion of the high-density powder gas is passed through channels on the projectile and directed, abruptly led to the sealing ring.
  • the steel sealing ring locates and seals the gap.
  • the sealing ring must thus carry out two Lied mecanicsfunktionen in caseless ammunition in the so-called static powder gas; it must bridge the gap between immovable, rigid first element and movable second element both in the radial and in the axial direction and come to rest gas-tight.
  • a movable sealing ring can not seal off quickly enough during the gas evolution phase with caseless ammunition, so that a so-called “caste fire” can occur here.
  • extremely precisely grounded steel sealing rings have been proposed, but lose due to thermal expansion their original movement game, so that their effectiveness is lost.
  • the highly compressed ignition gas moves the sealing ring from a certain gas pressure level but then anyway, so that it is between the cylindrical Outer circumferential surface of the sealing ring and the cylindrical cartridge bearing sealing ring seat to a friction welding, d. H can come to a "eating” and consequently to complete inactivity.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a seal of the type mentioned above, with which the above-described shortcomings are reliably avoided in a structurally simple manner, especially in caseless ammunition.
  • the sealing ring expanding faster by thermal expansion in comparison to the movable second element becomes a kind of seal against the sealing ring main body
  • the diameter of the sealing ring seat main portion of the movable second member also participates in a thermal expansion.
  • drum - always remain a small annular residual gap without gas pressure load.
  • the pressing forces caused by this press fit advantageously additionally provide for a, to a limited extent, mechanically tight seating of the sealing ring in the axial direction.
  • the axial separation gap between the stationary, rigid first element and the adjacent sealing ring is repealed, i. the sealing ring assumes a stable contact position with the immovable, rigid first element after the first pressure load.
  • the sealing ring assumes a stable contact position with the immovable, rigid first element after the first pressure load.
  • there is no large axial separation gap between the rigid first element and the sealing ring is ensured between the sealing ring seat side portion and the resilient sealing ring pre-seal.
  • Essential for the sealing ring pre-seal is the slim shape and its elastic operation, d. H. fatigue-free function.
  • the figure shows sections in a longitudinal sectional view of an embodiment of the seal 10 for the gap 12 between an immovable, rigid first element 14 and a thereto adjacent, movable second element 16.
  • the first element 14 forms, for example, a weapons-shock bottom, a gun barrel It has a through hole 18.
  • the through hole 18 is aligned axially with a powder-gas combustion chamber 20 of the second element 16.
  • the second element 16 has a cylindrical sealing ring seat 22, in which a sealing ring 24th is provided.
  • the sealing ring seat 22 has a cylindrical sealing ring seat main section 26 and at its front side facing away from the first element 14 (shock base of the weapon) facing a cylindrical sealing ring seat side portion 28.
  • the sealing ring 24 has a sealing ring main body 30 and at its front side facing away from the first element 14, a pre-seal 32.
  • the cylindrical seal ring seat main portion 26 has an inner diameter 34 larger than the outer diameter 36 of the seal ring main body 30 by at least a thermal expansion compensation amount. In this way, an annular residual gap 38 remains between the seal ring seat main portion 26 and the seal ring main body 30 However, this residual gap 38 would lead to a leak. This leakage is prevented by the elastically resilient, contacting sealing ring pre-seal 32, which is mechanically biased tight against the cylindrical sealing ring seat side portion 28 is forced. The Press-in forces additionally ensure a predetermined tight fit of the sealing ring 24 in the axial direction.
  • the sealing ring seat 22 has a stepped cylindrical inner contour and the sealing ring 24 adapted thereto a stepped outer contour.
  • the sealing ring main body 30 is integrally formed on its rear side facing the first element 14 with a Abdichtringbund 40 having a Abdichtring Structure 42 on the back.
  • the sealing ring 24 is formed with an inner contour 44, which tapers with a small cone angle 46 of the elastically resilient pre-seal 32 to the rear Abdichtringbund 40 of the sealing ring 24.
  • the pre-seal 32 is formed as an annular sealing lip, which bears against the sealing ring seat side portion 28 with a press fit.
  • the sealing ring 24 can also be used as a sealing element between two rigid elements, as in a gas pressure gauge.
  • the sealing ring is located between a gun barrel and a cartridge chamber. These are mutually rigid-axial.
  • the invention can be used in all automatic weapons for caseless ammunition in a caliber range of about 4.5 - 203 mm and larger.

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Abstract

Es wird eine Dichtung (10) beschrieben, die zum Abdichten des zwischen einem unbeweglichen ersten Element (14) und einem beweglichen zweiten Element (16), insbesondere für hülsenlose Munition, vorgesehenen Spaltes (12) dient, wobei das zweite Element (16) einen zylindrischen Dichtringsitz (22) aufweist, in dem ein Dichtring (24) vorgesehen ist. Der Dichtringsitz (22) weist einen Hauptabschnitt (26) und einen Nebenabschnitt (28) reduzierten Durchmessers auf. Der Dichtring (24) weist einen Hauptkörper (30) und eine Vordichtung (32) auf. Der Dichtringsitz-Hauptabschnitt (26) besitzt einen Innendurchmesser (34), der mindestens um ein Wärmeausdehnungs-Kompensationsmaß größer ist als der Außendurchmesser (36) des Dichtring-Hauptkörpers (30). Die Dichtring-Vordichtung (32) ist mit einem Presssitz dicht gegen den zylindrischen Dichtringsitz-Nebenabschitt (28) gezwängt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Dichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 zum Abdichten des Spaltes zwischen einem unbeweglichen, starren ersten Element und einem dazu benachbarten, beweglichen zweiten Element.
  • Bei dem unbeweglichen, starren ersten Element handelt es sich bspw. um einen Stoßboden einer Waffe, um ein Waffenrohr, um ein zweites Teil eines mehrteiligen Patronenlagers o. dgl. Bei dem beweglichen zweiten Element handelt es sich z.B. um ein Patronenlager wie die Trommel einer Trommelwaffe, einen Querschieber o. dgl.
  • Es ist bekannt, bei Trommelwaffen den Spalt zwischen dem beweglichen zweiten Element in Gestalt einer drehbaren Trommel und dem dazu benachbarten, unbeweglichen, starren ersten Element in Gestalt eines starren Waffenrohres, mit einem axial beweglichen Dichtring abzudichten. Der Dichtring besteht bspw. aus Stahl.
  • Bei solchen Trommelwaffen findet der Gasdruckaufbau in der Patronenhülse statt. Das Pulvergas wird hierbei durch die Patronenhülse und am beschleunigten Geschoss durch das sich einschneidende Führungsband eingeschlossen. Nach einer kurzen Geschossbewegung wird ein kleiner Anteil des hochverdichteten Pulvergases am Geschoss durch Kanäle vorbei geleitet und gerichtet, schlagartig auf den Dichtring geleitet. Noch bevor das Geschoss und die Hauptgasmasse die Trennstelle zwischen der Trommel und dem Waffenrohr, d.h. den Spalt zwischen diesen Komponenten, passieren, liedert der Stahl-Dichtring an und dichtet den Spalt ab.
  • In Patronenlagern für hülsenlose Munition mit wenigstens einer Trennstelle, d.h. wenigstens einem Spalt, bspw. zwischen dem Patronenlager und dem Waffen-Stoßboden, wird der Gasdruck erst mit der Zündung aufgebaut. Der Dichtring muss hierbei gegen die sehr schnellen und partikelreichen Zündgase sowie gegen den ansteigenden Pulvergasdruck bereits in der Schussentwicklungs-Phase abdichten, weil ein gerichtetes, schlagartig auftreffendes Pulvergas - wie bei der Hülsenmunition - bei hülsenloser Munition fehlt.
  • Der Dichtring muss also bei hülsenloser Munition im so genannten ruhenden Pulvergas zwei Liederungs-Funktionen ausführen; er muss sowohl in radialer als auch in axialer Richtung den Spalt zwischen unbeweglichem, starren ersten Element und beweglichem zweiten Element überbrücken und gasdicht zur Anlage kommen.
  • Ein beweglicher Dichtring, wie er oben erwähnt worden ist, kann während der Gasentwicklungs-Phase bei hülsenloser Munition aber nicht schnell genug abdichten, so dass es hier zu einem sogenannten "Kastenfeuer" kommen kann. Um ein solches "Kastenfeuer" zu vermeiden, wurden extrem genau eingeschliffene Stahl-Dichtringe vorgeschlagen, die jedoch infolge Wärmeausdehnung ihr ursprüngliches Bewegungs-Spiel verlieren, so dass ihre Wirksamkeit verloren geht.
    Das hoch verdichtete Zündgas bewegt den Dichtring ab einem bestimmten Gasdruckniveau dann aber trotzdem, so dass es zwischen der zylindrischen Außenumfangsfläche des Dichtringes und dem zylindrischen Patronenlager-Dichtringsitz zu einer Reibschweißung, d. h zu einem "Fressen" und folglich zur völligen Funktionslosigkeit kommen kann.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Dichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der die oben beschriebenen Mängel insbesondere bei hülsenloser Munition auf konstruktiv einfache Weise zuverlässig vermieden werden.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Dichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichenteiles des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Aus- bzw. Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Dichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Bei der erfindungsgemäßen Dichtung wird der zylindrische Dichtringsitz-Hauptabschnitt in seinem Durchmesser um ein definiertes Maß größer ausgebildet als der Außendurchmesser des zylindrischen Dichtring-Hauptkörpers, so dass der sich im Vergleich zum beweglichen zweiten Element durch Wärmeausdehnung schneller ausdehnende Dichtring gegenüber dem Dichtring-Hauptkörper eine Art Wärmekompensationsmaß besitzt, das fast, aber nicht vollständig, aufgebraucht wird, bis der Durchmesser des Dichtringsitz-Hauptabschnittes des beweglichen zweiten Elementes ebenfalls eine Wärmeausdehnung mitmacht. Auf diese Weise verbleibt zwischen der zylindrischen Außenoberfläche des Dichtring-Hauptkörpers und dem zylindrischen Dichtringsitz-Hauptabschnitt des beweglichen zweiten Elementes - wie Schieber, Trommel - ohne Gasdruckbelastung stets ein kleiner ringförmiger Restspalt bestehen. Dieser ursprünglich relativ große ringförmige Anfangs-Restspalt zwischen der zylindrischen Außenoberfläche des Dichtring-Hauptkörpers und der zylindrischen Innenoberfläche des Dichtringsitz-Hauptabschnittes würde jedoch zu einer unerwünschten Undichtigkeit führen. Diese Undichtigkeit wird bei der erfindungsgemäßen Dichtung durch die im zylindrischen Dichtringsitz-Nebenabschnitt vorgesehene, elastisch federnde Dichtring-Vordichtung unterbunden, indem die Dichtring-Vordichtung ursprünglich mechanisch vorgespannt dicht gegen den Dichtringsitz-Nebenabschnitt gezwängt wird. Das kann dadurch realisiert sein, dass die elastisch federnde Dichtring-Vordichtung mit einem Presssitz an den zylindrischen Dichtringsitz-Nebenabschnitt abmessungsmäßig angepasst ist.
  • Die durch diesen Presssitz bewirkten Einpresskräfte sorgen in vorteilhafter Weise zusätzlich für einen, im begrenzten Maß, mechanisch festen Sitz des Dichtringes in axialer Richtung.
  • Nach der ersten Druckbeaufschlagung, d.h. Druckbelastung, wird der axiale Trennspalt zwischen dem unbeweglichen, starren ersten Element und dem dazu benachbarten Dichtring aufgehoben, d.h. der Dichtring nimmt nach der ersten Druckbelastung eine stabile Kontaktposition zum unbeweglichen, starren ersten Element ein. Beim nachfolgenden nächsten Gasdruckwechsel ist kein großer axialer Trennspalt zwischen dem starren ersten Element und dem Dichtring vorhanden. Damit ist eine gute axiale Anfangsabdichtung gegeben. Außerdem ist zwischen dem Dichtringsitz-Nebenabschnitt und der federnden Dichtring-Vordichtung eine Abdichtung zwischen dem Dichtring und dem beweglichen zweiten Element gewährleistet.
  • Wesentlich für die Dichtring-Vordichtung ist die schlanke Form und ihre elastische Arbeitsweise, d. h. ermüdungsfreie Funktion.
  • Weiter wesentlich ist der zweiteilige Aufbau des einstückigen Dichtrings nach Anspruch 6, nämlich die Gliederung in einen massiven, quasi unelastischen Hauptkörper und in eine elastische Dichtlippe. Diese ist in sich elastisch in radialer Richtung und quasi gelenkig am Hauptkörper angeordnet.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung verdeutlichten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Dichtung.
  • Die Figur zeigt abschnittweise in einer Längsschnittdarstellung eine Ausbildung der Dichtung 10 für den Spalt 12 zwischen einem unbeweglichen, starren ersten Element 14 und einem dazu benachbarten, beweglichen zweiten Element 16. Das erste Element 14 bildet bspw. einen Waffen-Stoßboden, ein Waffenrohr, ein zweites Teil eines mehrteiligen Patronenlagers o. dgl., es besitzt eine Durchgangsbohrung 18. Die Durchgangsbohrung 18 fluchtet axial mit einem Pulver-Gas-Brennraum 20 des zweiten Elementes 16. Das zweite Element 16 weist einen zylindrischen Dichtringsitz 22 auf, in welchem ein Dichtring 24 vorgesehen ist.
  • Der Dichtringsitz 22 weist einen zylindrischen Dichtringsitz-Hauptabschnitt 26 und an dessen vom ersten Element 14 (Stossboden der Waffe) abgewandter Vorderseite einen zylindrischen Dichtringsitz-Nebenabschnitt 28 auf.
  • Der Dichtring 24 weist einen Dichtring-Hauptkörper 30 und an dessen vom ersten Element 14 abgewandter Vorderseite eine Vordichtung 32 auf.
  • Der zylindrische Dichtringsitz-Hauptabschnitt 26 besitzt einen Innendurchmesser 34, der mindestens um ein Wärmeausdehnungs-Kompensationsmaß größer ist als der Außendurchmesser 36 des Dichtring-Hauptkörpers 30. Auf diese Weise verbleibt zwischen dem Dichtringsitz-Hauptabschnitt 26 und dem Dichtring-Hauptkörper 30 ein ringförmiger Restspalt 38. Dieser Restspalt 38 würde jedoch zu einer Undichtigkeit führen. Diese Undichtigkeit wird durch die elastisch federnde, kontaktierende Dichtring-Vordichtung 32 unterbunden, die mechanisch vorgespannt dicht gegen den zylindrischen Dichtringsitz-Nebenabschnitt 28 gezwängt wird. Die Einpresskräfte sorgen zusätzlich für einen vorgegebenen strammen Sitz des Dichtringes 24 in axialer Richtung.
  • Im Patronenlager für hülsenlose Munition, also im zweiten Element 16, nämlich im Brennraum 20, wird eine nicht gezeichnete, hülsenlose Treibladung gezündet. Der Gasdruck im Brennraum 20 wird erst mit der Zündung aufgebaut. Gegen die sehr schnellen und partikelreichen Zündgase sowie den ansteigenden Pulvergasdruck dichtet der Dichtring 24 schon in der Schussentwicklungsphase ab.
    • 1. Nach der ersten Druckbelastung wird der axiale Spalt 12 zwischen dem Dichtring 24 und dem starren ersten Element 14 aufgehoben; der Dichtring 24 nimmt dann eine stabile abdichtende Kontaktposition zum ersten Element 14 ein. Beim nächsten Gasdruckwechsel gibt es keinen großen axialen Spalt zwischen dem starren ersten Element 14 und dem Dichtring 24, so dass eine gute axiale Anfangsabdichtung gewährleistet wird.
    • 2. Der Hub des Dichtrings 24 entsprechend dem Spalt 12 erfolgt mit der Aufhebung des Presssitzes des Dichtringsitz-Nebenabschnitts 28 an der Dichtring-Vordichtung 32 (Dichtlippe des Dichtrings). Die Dichtlippe gleitet dabei unter radialer Vorspannung im Nebenabschnitt 28.
      Trotzdem ist die Dichtung gegen die erodierenden Zündgase sichergestellt, da die Dichtlippe aufgrund der Presssitz-Vorspannung bereits in der linksbündigen Ausgangsposition dichtet. Zusätzlich wird der Presssitz durch den radial auf den Innenumfang der elastisch federnden Vordichtung 32 wirkenden Gasdruck verstärkt. Durch die geringe Masse der Dichtlippe bleibt ihre radiale "Beweglichkeit" - also ihre Funktion - über eine überraschend große Standzeit erhalten. Ein "Fressen" der Dichtlippe tritt nicht auf.
  • Der Dichtringsitz 22 besitzt eine abgestufte zylindrische Innenkontur und der Dichtring 24 eine daran angepasste abgestufte Außenkontur. Der Dichtring-Hauptkörper 30 ist an seiner dem ersten Element 14 zugewandten Rückseite materialeinstückig mit einem Abdichtringbund 40 ausgebildet, der rückseitig eine Abdichtringfläche 42 aufweist. Der Dichtring 24 ist mit einer Innenkontur 44 ausgebildet, die sich mit einem kleinen Konuswinkel 46 von der elastisch federnden Vordichtung 32 zum rückseitigen Abdichtringbund 40 des Dichtringes 24 verjüngt.
  • Die Vordichtung 32 ist als ringförmige Dichtlippe ausgebildet, die am Dichtringsitz-Nebenabschnitt 28 mit einem Presssitz anliegt.
  • Der Dichtring 24 kann auch als Dichtelement zwischen zwei starren Elementen eingesetzt werden, wie bei einem Gasdruckmessgerät. Der Dichtring liegt zwischen einem Waffenrohr und einem Patronenlager. Diese stehen zueinander starr-axial.
  • Die Erfindung ist einsetzbar bei sämtlichen automatischen Waffen für hülsenlose Munition in einem Kaliberbereich von etwa 4,5 - 203 mm und größer.
    • Bezugsziffernliste:
    • 10
    Dichtung (für 12)
    12
    Spalt (zwischen 14 und 16)
    14
    starres erstes Element
    16
    bewegliches zweites Element
    18
    Durchgangsbohrung (in 14)
    20
    Pulver-Gas-Brennraum (in 16)
    22
    Dichtringsitz (von 16 für 24)
    24
    Dichtring (in 22)
    26
    Dichtringsitz-Hauptabschnitt (von 22 für 30)
    28
    Dichtringsitz-Nebenabschnitt (von 22 für 32)
    30
    Dichtring-Hauptkörper (von 24)
    32
    Dichtring-Vordichtung (von 24)
    34
    Innendurchmesser (von 26)
    36
    Außendurchmesser (von 30)
    38
    Restspalt (zwischen 34 und 36)
    40
    Abdichtringbund (von 24)
    42
    Abdichtringfläche (von 40)
    44
    Innenkontur (von 24)
    46
    kleiner Konuswinkel (von 44)

Claims (6)

  1. Dichtung zum Abdichten des zwischen einem unbeweglichen, starren ersten Element (14), wie einem Waffenrohr o. dgl., und einem beweglichen zweiten Element (16), wie einem Patronenlager o. dgl., insbesondere für hülsenlose Munition, vorgesehenen Spaltes (12), wobei das zweite Element (16) oder auch das erste Element (14) einen zylindrischen Dichtringsitz (22) aufweist, in dem ein Dichtring (24) vorgesehen ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Dichtringsitz (22) einen zylindrischen Dichtringsitz-Hauptabschitt (26) und an dessen vom ersten Element (14) abgewandter Vorderseite einen zylindrischen Dichtringsitz-Nebenabschnitt (28) reduzierten Durchmessers aufweist, und dass der Dichtring (24) einen Dichtring-Hauptkörper (30) und eine an dessen vom ersten Element (14) abgewandter Vorderseite vorgesehene Vordichtung (32) aufweist, wobei der Dichtringsitz-Hauptabschnitt (26) einen Innendurchmesser (34) besitzt, der mindestens um ein Wärmeausdehnungs-Kompensationsmaß größer ist als der Außendurchmesser (36) des Dichtring-Hauptkörpers (30), und wobei die Dichtring-Vordichtung (32) mechanisch vorgespannt dicht gegen den Dichtringsitz-Nebenabschitt (28) gezwängt ist.
  2. Dichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Dichtringsitz (22) eine abgestufte Innenkontur und der Dichtring (24) eine daran angepasst abgestufte Außenkontur aufweist, wobei der Dichtring-Hauptkörper (30) an seiner dem ersten Element (14) zugewandten Rückseite mit einem Abdichtringbund (40) ausgebildet ist, der rückseitig eine Abdichtringfläche (42) aufweist.
  3. Dichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Dichtring (24) eine Innenkontur (44) aufweist, die sich mit einem kleinen Konuswinkel (46) von der Dichtring-Vordichtung (32) zum rückseitigen Abdichtringbund (40) verjüngt.
  4. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Dichtring-Vordichtung (32) als ringförmige Dichtlippe ausgebildet ist.
  5. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Dichtring-Vordichtung (32) mit einem Presssitz am Dichtringsitz-Nebenabschnitt (28) anliegt.
  6. Dichtring nach den Ansprüchen 1 und 4.
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Massenverhältnisse von Dichtlippe (32) und Dichtring-Hauptkörper (30) sehr groß sind in einem Bereich von 1:30 und größer.
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