EP2113673A2 - Unterdruckdose - Google Patents

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EP2113673A2
EP2113673A2 EP09158934A EP09158934A EP2113673A2 EP 2113673 A2 EP2113673 A2 EP 2113673A2 EP 09158934 A EP09158934 A EP 09158934A EP 09158934 A EP09158934 A EP 09158934A EP 2113673 A2 EP2113673 A2 EP 2113673A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plunger
socket housing
pressure chamber
gas
vacuum box
Prior art date
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Withdrawn
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EP09158934A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2113673A3 (de
Inventor
Horst Hölzl
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Murrplastik Systemtechnik GmbH
Original Assignee
Murrplastik Systemtechnik GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Murrplastik Systemtechnik GmbH filed Critical Murrplastik Systemtechnik GmbH
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/10—Characterised by the construction of the motor unit the motor being of diaphragm type

Definitions

  • the invention relates to a vacuum unit according to the preamble of claim 1.
  • Vacuum boxes are used as switching elements, for example in motor vehicle construction, where a movable component such as a fan door between two switching positions to be moved back and forth.
  • Known vacuum cans have a socket housing, in the interior of which a membrane is arranged, which is pulled over a plunger plate of a protruding from the socket housing tappet and includes an airtight pressure chamber together with the plunger plate and a portion of the socket housing.
  • the ram plate rests on a return spring arranged in the socket housing, which acts on the ram plate in such a way that the pressure chamber has its maximum possible size when it is filled with air.
  • Vacuum boxes of the type mentioned have proven to be simple, reliable and cost-effective to produce switching elements in the automotive industry.
  • a movement of the plunger by evacuation of the pressure chamber is always against the force of the return spring.
  • the force transmitted to the plunger is reduced, so that the stroke and the return stroke of the plunger often take place with different forces.
  • the invention is based on the idea to achieve both the stroke and the return stroke of the plunger by pressurizing a membrane.
  • the force transmitted to the plunger can be set approximately the same for both the stroke and the return stroke.
  • a possible requirement for defined different forces during the stroke and the return stroke can also be taken into account.
  • only one membrane is arranged in the socket housing, which delimits the two pressure chambers from one another.
  • a reduction of one pressure chamber inevitably leads to an enlargement of the other pressure chamber by the same volume.
  • the plunger runs through the first pressure chamber.
  • a sealing means for sealing the first pressure chamber is expediently arranged between the plunger and the socket housing a sealing means.
  • the sealing means may be a sealing ring fixed on the plunger and sealing against an inner wall of the socket housing, or else a bellows gas-tightly connected to the plunger and to the socket housing.
  • two membranes are arranged in the socket housing, with each of which a plunger plate is connected.
  • the first and second pressure chambers are through a through the can body extending rigid partition gas-tight separated.
  • the partition wall forms a boundary for both the first and the second pressure chamber.
  • Both ram plates are connected to each other, so that the force is transmitted to the other ram plate when a ram plate is acted upon.
  • the plunger in addition to a game carried out by the can body on the plunger plate interconnecting, carried out by the partition connection plunger.
  • the two pressure chambers arranged gas-tight against each other sealing sealant.
  • the connecting rod transmits the force acting on the second ram plate directly to the first ram plate and thus to the ram. He also transfers the force acting on the first ram plate force on the second ram plate.
  • a sealant is in particular a fixed on the connecting rod, sealingly abutting the partition wall sealing ring in question or a gas-tight connected to the connecting rod and the socket housing bellows.
  • the connecting ram can be firmly connected to the two ram plates. Since he essentially only has to transmit compressive forces, but it is sufficient if it rests loosely on the ram plates.
  • the first pressure chamber is bounded by the first diaphragm, the second pressure chamber by the second diaphragm. Both are independently evacuated and filled with gas.
  • the restoring force applied by the return spring in the case of known vacuum cans which causes a rapid re-expansion of the pressure chamber during refilling, is applied by evacuating the second pressure chamber and the force acting on the second tappet plate.
  • the plunger is performed on the side facing away from the first pressure chamber side of the first diaphragm through the socket housing. The plunger then does not pass through one of the pressure chambers, so that in the region of the plunger no elaborate seal is required.
  • a vacuum cell 10 according to the first embodiment has a can housing 12 made of plastic, which is divided by a partition 14, which is also made of plastic, in two halves.
  • a membrane 16, 18 is arranged, which includes a gas-tight pressure chamber 20, 22 together with the socket housing 12.
  • Both pressure chambers 20, 22 are delimited from each other by the partition wall 14 and are via a port 24, 26 can be evacuated and filled with gas.
  • By evacuating the volume of the respective pressure chamber 20, 22 is reduced by deforming the limiting membrane 16, 18, increased by filling with gas.
  • the movement of the membrane 16, 18 can be transferred to a component to be switched, for example a fan flap in a motor vehicle.
  • the membranes 16, 18 are each connected to a plunger plate 28, 30.
  • the plunger plate 28 connected to the diaphragm 16 is arranged at the end of a side of the diaphragm 16, which is remote from the first pressure chamber 20, by the can body 12, by means of which the movement of the diaphragm 16 can be transmitted to a component to be moved.
  • a connecting rod 34 is performed as a second part of the plunger, which rests loosely on the plunger plate 28 and the other plunger plate 30.
  • a two pressure chambers 20, 22 arranged gas-tight sealing ring against each other.
  • An evacuation of the first pressure chamber 20 via the first terminal 24 causes simultaneous opening of the second terminal 26, a movement of the plunger 32, 34 in Fig. 1b to the right, while an evacuation of the second pressure chamber 22 at the same time opening the first port 24 via a movement of the connecting rod 34, a movement of the plunger 32, 34 in Fig. 1b to the left.
  • Lift and return stroke of the plunger 32, 34 are thus achieved in each case by evacuation of one of the pressure chambers 20, 22.
  • the vacuum unit 310 is based on the principle that stroke and return stroke of the plunger 32 are always carried out by evacuation of one of the two pressure chambers 20, 22.
  • the same components are therefore provided with the same reference numerals.
  • the fourth embodiment differs from the three previous embodiments essentially in that in the socket housing 12, only a membrane 16 is arranged, which simultaneously delimits the two pressure chambers 20, 22 against each other.
  • the membrane 16 is connected to a plunger plate 28 which is arranged at the end of the here one-piece plunger 32.
  • the plunger 32 extends, starting from the plunger plate 28, through the first pressure chamber 20 and through a guide channel 50 in the socket housing 12.
  • the invention relates to a vacuum box with a socket housing 12, with a performed by the socket housing 12 plunger 32, 34 for actuating a movable member having a recorded in a socket housing 12 plunger plate 28 at one end, and with a with the socket housing 12 and the plunger plate 28 connected diaphragm 16, wherein the socket housing 12 and the diaphragm 16 define a first gas-tight pressure chamber 20 which is evacuated via a first terminal 24 in the socket housing 12 for movement of the plunger 32, 34 and filled with gas.
  • a second gas-tight pressure chamber 22 is arranged, which is evacuated via a second terminal 26 in the socket housing 12 and gas, and that the plunger 32, 34 passes through the first pressure chamber 20.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Unterdruckdose mit einem Dosengehäuse (12), mit einem durch das Dosengehäuse (12) durchgeführten Stößel (32, 34) zur Betätigung eines beweglichen Bauteils, der an einem Ende einen im Dosengehäuse (12) aufgenommenen Stößelteller (28) aufweist, und mit einer mit dem Dosengehäuse (12) und dem Stößelteller (28) verbundenen Membran (16), wobei das Dosengehäuse (12) und die Membran (16) eine erste gasdichte Druckkammer (20) begrenzen, die über einen ersten Anschluß (24) im Dosengehäuse (12) zur Bewegung des Stößels (32, 34) evakuierbar und mit Gas befüllbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass im Dosengehäuse (12) eine zweite gasdichte Druckkammer (22) angeordnet ist, die über einen zweiten Anschluß (26) im Dosengehäuse (12) evakuierbar und mit Gas befüllbar ist, und dass der Stößel (32, 34) durch die erste Druckkammer (20) verläuft.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Unterdruckdose gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Unterdruckdosen werden als Schaltelemente beispielsweise im Kraftfahrzeugbau eingesetzt, wo ein bewegliches Bauteil wie beispielsweise eine Lüfterklappe zwischen zwei Schaltstellungen hin und her bewegt werden soll. Bekannte Unterdruckdosen weisen ein Dosengehäuse auf, in dessen Innerem eine Membran angeordnet ist, die über einen Stößelteller eines aus dem Dosengehäuse ragenden Stößels gezogen ist und zusammen mit dem Stößelteller und einem Teil des Dosengehäuses eine luftdichte Druckkammer einschließt. Der Stößelteller ruht auf einer im Dosengehäuse angeordneten Rückstellfeder, die so auf den Stößelteller einwirkt, dass die Druckkammer ihre maximal mögliche Größe aufweist, wenn sie mit Luft gefüllt ist. Durch Evakuieren der Druckkammer wird der Stößelteller gegen die Federkraft bewegt, so dass der Stößel über einen Betätigungsmechanismus wie beispielsweise ein Gestänge das zu bewegende Bauteil beaufschlagt. Die Rückstellung erfolgt mittels der Federkraft, wenn in die evakuierte Druckkammer wieder Luft eingeleitet wird.
  • Unterdruckdosen der eingangs genannten Art haben sich als einfache, zuverlässige und kostengünstig zu fertigende Schaltelemente im Kraftfahrzeugbau bestens bewährt. Eine Bewegung des Stößels durch Evakuierung der Druckkammer erfolgt jedoch stets gegen die Kraft der Rückstellfeder. Um diese Kraft ist die auf den Stößel übertragene Kraft vermindert, so dass der Hub und der Rückhub des Stößels oft mit unterschiedlichen Kräften erfolgen.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Unterdruckdose der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die auf den Stößel übertragene Kraft besser definiert werden kann und insbesondere beim Hub und beim Rückhub etwa gleich eingestellt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Unterdruckdose mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, sowohl den Hub als auch den Rückhub des Stößels durch Druckbeaufschlagung einer Membran zu erreichen. Durch geeignete Einstellung des Drucks kann die auf den Stößel übertragene Kraft sowohl beim Hub, als auch beim Rückhub etwa gleich eingestellt werden. Des Weiteren kann auch einem möglichen Erfordernis nach definiert unterschiedlichen Kräften beim Hub und beim Rückhub Rechnung getragen werden.
  • Bei einer ersten vorteilhaften Ausführungsform ist im Dosengehäuse lediglich eine Membran angeordnet, die die beiden Druckkammern gegeneinander abgrenzt. Eine Verkleinerung der einen Druckkammer führt dadurch zwangsläufig zu einer Vergrößerung der anderen Druckkammer um dasselbe Volumen. Der Stößel verläuft dabei durch die erste Druckkammer. Zur Abdichtung der ersten Druckkammer ist zweckmäßig zwischen dem Stößel und dem Dosengehäuse ein Dichtmittel angeordnet. Das Dichtmittel kann ein auf dem Stößel fixierter, dichtend an einer Innenwand des Dosengehäuses anliegender Dichtring sein, oder aber ein gasdicht mit dem Stößel und mit dem Dosengehäuse verbundener Faltenbalg.
  • Gemäß einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform sind im Dosengehäuse zwei Membrane angeordnet, mit denen jeweils ein Stößelteller verbunden ist. Die erste und die zweite Druckkammer sind durch eine durch das Dosengehäuse verlaufende starre Trennwand gasdicht voneinander getrennt. Die Trennwand bildet eine Begrenzung sowohl für die erste, als auch für die zweite Druckkammer. Beide Stößelteller sind miteinander verbunden, so dass die Kraft bei Beaufschlagung eines Stößeltellers auch auf den anderen Stößelteller übertragen wird. Hierzu weist der Stößel neben einer durch das Dosengehäuse durchgeführten Partie einen die Stößelteller miteinander verbindenden, durch die Trennwand durchgeführten Verbindungsstößel auf. Desweiteren ist zwischen dem Verbindungsstößel und der Trennwand ein die beiden Druckkammern gasdicht gegeneinander abdichtendes Dichtmittel angeordnet. Der Verbindungsstößel überträgt die auf den zweiten Stößelteller wirkende Kraft direkt auf den ersten Stößelteller und somit auf den Stößel. Des Weiteren überträgt er die auf den ersten Stößelteller wirkende Kraft auf den zweiten Stößelteller. Als Dichtmittel kommt insbesondere ein auf dem Verbindungsstößel fixierter, dichtend an der Trennwand anliegender Dichtring in Frage oder ein gasdicht mit dem Verbindungsstößel und dem Dosengehäuse verbundener Faltenbalg. Der Verbindungsstößel kann mit den beiden Stößeltellern fest verbunden sein. Da er im Wesentlichen nur Druckkräfte übertragen muss, ist es aber ausreichend, wenn er lose an den Stößeltellern anliegt. Die erste Druckkammer wird von der ersten Membran, die zweite Druckkammer von der zweiten Membran begrenzt. Beide sind unabhängig voneinander evakuierbar und mit Gas befüllbar. Die bei bekannten Unterdruckdosen durch die Rückstellfeder aufgebrachte Rückstellkraft, die eine rasche Wiederausdehnung der Druckkammer beim Wiederbefüllen bewirkt, wird durch Evakuieren der zweiten Druckkammer und die dabei auf den zweiten Stößelteller wirkende Kraft aufgebracht.
  • Zweckmäßig ist der Stößel auf der der ersten Druckkammer abgewandten Seite der ersten Membran durch das Dosengehäuse durchgeführt. Der Stößel verläuft dann nicht durch eine der Druckkammern, so dass im Bereich des Stößels keine aufwendige Dichtung erforderlich ist.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1a bis 2b
    zwei Ausführungsbeispiele einer Unterdruckdose jeweils in perspektivischer Ansicht und im Längsschnitt.
  • Eine Unterdruckdose 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1a, 1b) weist ein Dosengehäuse 12 aus Kunststoff auf, das durch eine Trennwand 14, die ebenfalls aus Kunststoff gefertigt ist, in zwei Hälften unterteilt wird. In jeder der beiden Hälften ist eine Membran 16, 18 angeordnet, die zusammen mit dem Dosengehäuse 12 eine gasdichte Druckkammer 20, 22 einschließt. Beide Druckkammern 20, 22 werden durch die Trennwand 14 voneinander abgegrenzt und sind über einen Anschluß 24, 26 evakuierbar und mit Gas befüllbar. Durch Evakuieren wird das Volumen der jeweiligen Druckkammer 20, 22 durch Verformen der sie begrenzenden Membran 16, 18 verkleinert, durch Befüllen mit Gas vergrößert. Die Bewegung der Membran 16, 18 kann dabei auf ein zu schaltendes Bauteil, beispielsweise eine Lüfterklappe in einem Kraftfahrzeug, übertragen werden. Zu diesem Zweck sind die Membrane 16, 18 jeweils mit einem Stößelteller 28, 30 verbunden. Der mit der Membran 16 verbundene Stößelteller 28 ist am Ende einer auf der der ersten Druckkammer 20 abgewandten Seite der Membran 16 durch das Dosengehäuse 12 durchgeführten Partie 32 eines Stößels angeordnet, durch den die Bewegung der Membran 16 auf ein zu bewegendes Bauteil übertragen werden kann. Durch die Trennwand 14 ist ein Verbindungsstößel 34 als zweite Partie des Stößels durchgeführt, der lose am Stößelteller 28 und am weiteren Stößelteller 30 anliegt. Dabei ist zwischen dem Verbindungsstößel 34 und der Trennwand 14 in einem durch die Trennwand 14 gebildeten Führungskanal 35 für den Verbindungsstößel 34 ein die beiden Druckkammern 20, 22 gasdicht gegeneinander abdichtender Dichtring angeordnet. Eine Evakuierung der ersten Druckkammer 20 über den ersten Anschluß 24 bewirkt bei gleichzeitiger Öffnung des zweiten Anschlusses 26 eine Bewegung des Stößels 32, 34 in Fig. 1b nach rechts, während eine Evakuierung der zweiten Druckkammer 22 bei gleichzeitigem Öffnen des ersten Anschlusses 24 über eine Bewegung des Verbindungsstößels 34 eine Bewegung des Stößels 32, 34 in Fig. 1b nach links bewirkt. Hub und Rückhub des Stößels 32, 34 werden somit jeweils durch Evakuierung einer der Druckkammern 20, 22 erzielt.
  • Auch die Unterdruckdose 310 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel (Fig. 2a, 2b) greift auf das Prinzip zurück, dass Hub und Rückhub des Stößels 32 stets durch Evakuierung einer der beiden Druckkammern 20, 22 erfolgen. Gleiche Bauteile sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den drei vorhergehenden Ausführungsbeispielen im wesentlichen darin, dass im Dosengehäuse 12 lediglich eine Membran 16 angeordnet ist, die gleichzeitig die beiden Druckkammern 20, 22 gegeneinander abgrenzt. Die Membran 16 ist mit einem Stößelteller 28 verbunden, der am Ende des hier einteiligen Stößels 32 angeordnet ist. Der Stößel 32 verläuft, ausgehend vom Stößelteller 28, durch die erste Druckkammer 20 hindurch und durch einen Führungskanal 50 im Dosengehäuse 12. Dies macht die Anordnung eines Dichtmittels in Form eines Dichtrings 48 zwischen dem Stößel 32 und dem Dosengehäuse 12 im Führungskanal 50 erforderlich, wobei der Dichtring 48 auf dem Stößel 32 angeordnet ist und mit diesem bewegt wird. Wie schon bei den vorherigen Ausführungsbeispielen bewirkt eine Evakuierung der ersten Druckkammer 20 bei gleichzeitig geöffnetem zweitem Anschluß 26 eine Bewegung des Stößels 32 in Fig. 2b nach links, während eine Evakuierung der zweiten Druckkammer 22 bei gleichzeitig geöffnetem erstem Anschluß 24 den Rückhub des Stößels 32 nach rechts bewirkt.
    • Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten:
  • Die Erfindung betrifft eine Unterdruckdose mit einem Dosengehäuse 12, mit einem durch das Dosengehäuse 12 durchgeführten Stößel 32, 34 zur Betätigung eines beweglichen Bauteils, der an einem Ende einen im Dosengehäuse 12 aufgenommenen Stößelteller 28 aufweist, und mit einer mit dem Dosengehäuse 12 und dem Stößelteller 28 verbundenen Membran 16, wobei das Dosengehäuse 12 und die Membran 16 eine erste gasdichte Druckkammer 20 begrenzen, die über einen ersten Anschluß 24 im Dosengehäuse 12 zur Bewegung des Stößels 32, 34 evakuierbar und mit Gas befüllbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass im Dosengehäuse 12 eine zweite gasdichte Druckkammer 22 angeordnet ist, die über einen zweiten Anschluß 26 im Dosengehäuse 12 evakuierbar und mit Gas befüllbar ist, und dass der Stößel 32, 34 durch die erste Druckkammer 20 verläuft.

Claims (9)

  1. Unterdruckdose mit einem Dosengehäuse (12), mit einem durch das Dosengehäuse (12) durchgeführten Stößel (32, 34) zur Betätigung eines beweglichen Bauteils, der an einem Ende einen im Dosengehäuse (12) aufgenommenen Stößelteller (28) aufweist, und mit einer mit dem Dosengehäuse (12) und dem Stößelteller (28) verbundenen Membran (16), wobei das Dosengehäuse (12) und die Membran (16) eine erste gasdichte Druckkammer (20) begrenzen, die über einen ersten Anschluß (24) im Dosengehäuse (12) zur Bewegung des Stößels (32, 34) evakuierbar und mit Gas befüllbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Dosengehäuse (12) eine zweite gasdichte Druckkammer (22) angeordnet ist, die über einen zweiten Anschluß (26) im Dosengehäuse (12) evakuierbar und mit Gas befüllbar ist, und dass der Stößel (32, 34) durch die erste Druckkammer (20) verläuft.
  2. Unterdruckdose nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Druckkammer (22) vom Dosengehäuse (12) und der Membran (16) begrenzt wird.
  3. Unterdruckdose nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Stößel (32) und dem Dosengehäuse (12) ein die zweite Druckkammer (22) gasdicht abdichtendes Dichtmittel (48) angeordnet ist.
  4. Unterdruckdose nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmittel (48) ein auf dem Stößel (32) fixierter, dichtend an einer Innenwand des Dosengehäuses (12) anliegender Dichtring ist.
  5. Unterdruckdose nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmittel ein gasdicht mit dem Stößel (32) und mit dem Dosengehäuse (12) verbundener Faltenbalg ist.
  6. Unterdruckdose nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Druckkammer (22) vom Dosengehäuse (12) und einer weiteren Membran (18) begrenzt wird, dass die weitere Membran (18) mit einem weiteren Stößelteller (30) verbunden ist, der zur Übertragung seiner Bewegung auf den Stößel (32, 34) mit diesem verbunden ist, dass die erste und die zweite Druckkammer (20, 22) durch eine durch das Dosengehäuse (12) verlaufende starre Trennwand (14) gasdicht voneinander getrennt sind, dass der Stößel (32, 34) auf der der ersten Druckkammer (20) abgewandten Seite der Membran (16) durch das Dosengehäuse (12) durchgeführt ist, dass der Stößel (32, 34) einen die Stößelteller (28, 30) miteinander verbindenden, durch die Trennwand (14) durchgeführten Verbindungsstößel (34) aufweist und dass zwischen dem Verbindungsstößel (34) und der Trennwand (14) ein die beiden Druckkammern (20, 22) gasdicht gegeneinander abdichtendes Dichtmittel angeordnet ist.
  7. Unterdruckdose nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmittel ein auf dem Verbindungsstößel (34) fixierter, dichtend an der Trennwand (14) anliegender Dichtring ist.
  8. Unterdruckdose nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmittel ein gasdicht mit dem Verbindungsstößel (34) und mit dem Dosengehäuse (12) verbundener Faltenbalg ist.
  9. Unterdruckdose nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsstößel (34) lose an den Stößeltellern (28, 30) anliegt.
EP09158934A 2008-04-29 2009-04-28 Unterdruckdose Withdrawn EP2113673A3 (de)

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EP2113673A3 EP2113673A3 (de) 2011-05-04

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DE (1) DE102008021461A1 (de)

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