JP2000513075A - 壁開口部のモジュール式シール・アセンブリ - Google Patents
壁開口部のモジュール式シール・アセンブリInfo
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Abstract
(57)【要約】
壁を通る円形の開口部を封止するモジュール式シール・アセンブリで、通常はシールを通って延在する1本以上の導管(つまり電気通信ケーブル)を伴う。アセンブリは、外部圧力環と厚い内部圧力円盤とを含み、両方とも天然または合成ゴム、EPDM、ウレタン、または他のエラストマーである。外環の中で、エラストマーは長さL1の相互接続したブロックの環状の系であり、半径R2の中心開口部を有し、一連の圧力ボルトがブロックを軸方向に圧縮し、環を外方向および内方向の両方に膨張させる。内部円盤は、約R2の外径を有し、外環のエラストマー・ブロックと連結して、タマネギに非常によく似た複数の円形の層を有し、層は、通常は導管が延在する開口部を中心とした同心円である。圧力ボルトを締めると、外環が円盤を圧縮し、円盤を導管に押しつけて封止を完成し、外環のエラストマー・ブロックが壁の開口部を封止する。
Description
【発明の詳細な説明】
壁開口部のモジュール式シール・アセンブリ
発明の背景
種々の商用、住宅用または産業用構造では、往々にしてパイプ、ワイヤー、ケ
ーブルまたは導管(水、ガス、電気、電気通信等)を壁の開口部を通して延長す
る必要がある。ここで壁とは床または天井でもよい。通常は、壁を通って水また
は他の流体が通るのを妨げ、壁の完全性を保持するために、導管と壁の開口部と
の間にシールを設けることが望ましく、必要でさえある。
この種の幾つかの用途に実用的で効果的なシール構造の一つが、Bartonの米国
特許第3,528,668号に記載されている。Bartonのシールでは、一連のエラストマ
ー(ゴム、合成ゴム、EPDM、ウレタン等)ブロックが、リング様の環状アレ
イの形に挟み込まれ、相互接続されて、壁の開口部に取り付けられる。導管は、
リングの中心の口を通る。複数の圧力ボルトが、通常はエラストマー・ブロック
ごとに1本ずつ、エラストマー・ブロックのリングを近軸通過する。ボルトは軸
方向にエラストマー・ブロックを押し潰し、ブロックを半径方向に拡張させて壁
の開口部と導管との間に封止を提供できるほど締め付けられる。その封止は、導
管が壁の開口部と同等のサイズの場合に最も有効である。しかし、Bartonの米国
特許第3,528,668号は、電気通信ケーブル、電気導管などに必要なような、一つ
の壁の開口部を複数の導管が通るようにはなっていない。さらに、将来の使用す
るために設けた壁の開口部を封止するのに、このシールは簡単に使用できるよう
にはなっていない。
別の周知のシール構造は、複数のケーブルを1つの壁の開口部に封止するのに
使用されることが多く、ケーブルまたは他の導管を受ける1つ以上の開口部を有
するかなり厚いエラストマーの円盤を使用する。エラストマーの円盤は、各導管
の開口部の周囲に、タマネギの層によく似た複数の同心円の層を有する。1つ異
常の層を除去することにより、円盤は種々の導管サイズに使用できるようになっ
ている。円盤を取り囲む圧力構造により、半径方向に圧縮して導管の封止を完成
させることができる。壁の開口部へ周囲を封止する方が困難である。このタイプ
のシール・アセンブリの場合、エラストマー円盤の圧力構造は、壁の開口部のサ
イズごと、およびサイズも異なることがある複数の導管の組合せごとに異なり、
その結果、多くの圧力構造が必要となり、これは経済的に望ましくない。
発明の概要
上述した2つの先行する封止構造の望ましい特性を保持するが、特に種々のサ
イズの壁開口部に装着され、これに封止された種々の導管サイズの様々な数の導
管について、両方の難点および問題を効果的に排除する、新しい改良型のモジュ
ール式シール・アセンブリを提供することが、本発明の目的である。
本発明のもう一つの目的は、導管が通っていない壁の開口部を封止するのに適
し、しかも1本以上の導管を壁の開口部に現場で簡単に封止できるようになって
いる新しい改良型のモジュール式シール・アセンブリを提供することである。
したがって、本発明は、所与の軸長および半径Rを備えた境界壁を有する、壁
の開口部を封止するモジュール式シール・アセンブリに関する。モジュール式シ
ール・アセンブリは、複数の相互接続したエラストマー・ブロックを含む外部圧
縮/膨張環を備え、各ブロックは軸長L1だけ変位した外面および内面を有し、
各ブロックは所与の半径方向の厚さを有する。エラストマー・ブロックは、半径
R2の中心開口部とRより小さい外環寸法を有する外環の中で相互接続し、それ
によって外環を環状開口部の境界壁に挿入することができる。モジュール式シー
ルはさらに、円盤を外環の中心開口部に配置することができるR2以下の外環表
面半径と、L1より小さい軸長L2とを有する厚いエラストマーの内側圧縮/膨
張円盤を含む。円盤は外環の中心開口部に配置される。内側エラストマー円盤を
外環の中心開口部の内部に連結する連結手段を設けることが好ましい。複数の圧
力ボルトがあり、各ボルトは少なくとも1つの外側エラストマー・ブロックを伴
う。各ボルトを使用して関連の外側エラストマー・ブロックに圧力を加え、その
外側エラストマー・ブロックを軸方向に圧縮し、外側エラストマー・ブロックを
、半径方向外側に膨張させて開口部の境界壁に押し当て、半径方向内側に膨張さ
せて内側エラストマー円盤に押し当てる。
図面の簡単な説明
図1は、本発明の好ましい実施形態により構築したモジュール式シール・アセ
ンブリの組立分解図である。
図2は、使用位置にあり圧力ボルトを締める前の、図1のシール・アセンブリ
の側断面図である。
図3は、圧力ボルトを締めた後の図2の側断面図である。
図4は、図1から図3のシール・アセンブリのエラストマー・ブロックの詳細
平面図である。
図5および図6はそれぞれ、図4のエラストマー・ブロックの外端および内端
の詳細立面図である。
図7は、ほぼ図4の線7−7に沿って切り取った側断面図である。
図8は、図1から図3のモジュール式シール・アセンブリの外側圧力板の詳細
立面図である。
図9は、ほぼ図8の弓形線9−9で示したように切り取った詳細断面図である
。
図10は、図1から図3のモジュール式シール・アセンブリの内側圧力板の詳
細立面図である。
図11は、ほぼ図10の弓形線11−11で示したように切り取った詳細断面
図である。
図12は、図1から図3のモジュール式シール・アセンブリの内側エラストマ
ー円盤の立面図である。
図13は、ほぼ図12の線13−13で示したように切り取った詳細断面図で
ある。
図14は、図13の断面図の一部の拡大詳細断面図である。
図15および図16は、それぞれ2本および3本の導管用の異なる内側エラス
トマー円盤を示す、図12と同様の立面図である。
図17から図20は、それぞれ本発明に使用できることなるエラストマー・ブ
ロックの図4から図7と同様の図である。
好ましい実施形態の説明
図1から図3に示したモジュール式シール・アセンブリ30(詳細は図4から
図14に示す)は、本発明の好ましい実施形態を含む。図1は、互いに対して分
離された(「分解された」)主要構成要素を備えたシール・アセンブリ30を示
す。図2は、圧力ボルトをまだ締めていない弛緩状態で、壁の開口部に最初に設
置した時のシール・アセンブリ30を示す。図3は、圧力ボルトを締めてシール
を完成させた後の、圧縮(封止)状態にあるシール・アセンブリ30を示す。
モジュール式シール・アセンブリ30は、導管58の周囲に半径R(図2およ
び図3)の境界(内部)壁34を有する壁開口部32の封止に使用する。導管5
8は、電気通信ケーブルまたは電気ケーブルの導管でよく、小さい水道ラインま
たはガス・ラインでもよい。シール・アセンブリ30は、エラストマー・ブロッ
クが弛緩した(応力がかかっていない)場合にはそれぞれが軸長L1を有する、
複数の挟み込まれて相互接続されたエラストマー・ブロック38で形成された外
部圧縮/膨張環(リング)36を含む。
シール・アセンブリ30では、および本発明の大部分の実施形態では、エラス
トマー・ブロックのリングの内面および外面はそれぞれ、複数の内部圧力板40
および対応する複数の外部圧力板42と嵌合し、エラストマー・ブロック38ご
とに1枚の内部圧力板40および外部圧力板42がある。各内部圧力板40は内
ねじを切った金属インサート45が内部にある貫通穴44を有する。あるいは、
穴44は一体の内ねじを有してもよい。同様に、外部圧力板42はそれぞれ貫通
穴46を有し、それには内ねじを有さない円筒形の金属インサートを設けてもよ
い。シール・アセンブリ30では、図示したように外部圧力板42が金属インサ
ートを持たない。圧力板40および42は剛性で比較的圧縮できない。
圧力板40および42は、金属または硬質プラスチックで作成してもよく、圧
力板に好ましい材料はガラス繊維入りナイロン(30%ガラス充填)で、圧力板
は通常、射出成形で作成する。各圧力板は弓形の形状である。図1および図8お
よび図10を参照のこと。各圧力板は、エラストマー・ブロック38の1つの弓
長より短い弓長を有する。図1から図3は、10個の弓形エラストマー・ブロッ
ク38、10枚の内部圧力板40、および10枚の外部圧力板42を示す。しか
し、壁開口部32のサイズが異なれば、数字は異なってもよい。エラストマー・
ブロック38は容易に屈曲可能なので、所与のサイズのエラストマー・ブロック
をかなり異なる半径Rの壁開口部に適用することができる。
図1から図3のモジュール式シール・アセンブリ30は、さらに複数の圧力ボ
ルト48を含み、その1本は各エラストマー・ブロック38およびその圧力板4
0および42を伴う。圧力ボルト48は完全に従来通りであり、好ましくはタイ
プ316のステンレス鋼のソケットヘッドねじまたは他のねじを使用してよい。
シール30を組み立てると、各ボルト48は、1枚の外部圧力板42の穴46を
通り、関連のエラストマー・ブロック38(または2つのブロック38)の穴6
0を通って延在し、1枚の内部圧力板40を通る穴44のインサート45にねじ
込まれる。図2を参照のこと。
モジュール式シール・アセンブリ30は内部エラストマー円盤52も含む(図
1〜図3)。円盤52は、図12から図4に関連して下記でさらに詳しく述べる
が、非常に厚く、非応力時の軸長L2を有し(図2)、これは外部エラストマー
・ブロック38の弛緩時軸長L1の約70%であることが好ましい。ケーブルな
どの導管58は、円盤52の中心開口部を通って軸方向に延在し、円盤の中心開
口部は、以下で説明するように、有意の範囲の導管サイズに対応するため、拡大
することができる。円盤52の外径は、円盤を外環の中心開口部の内部に配置で
きるよう、エラストマー・ブロック38の環36の内径R2より大きくしてはな
らない。円盤52は、エラストマー・ブロック38内の受け口56に嵌合する複
数の外方向に突き出す耳54を有し、円盤を外環36の中心開口部内に連結する
。
図2は、ボルト48を締めて封止を完成する前の、導管58を取り囲む関係で
壁開口部32に取り付けたモジュール式シール・アセンブリ30を示す。このか
なり緩やかに組み付けた状態から、ボルト48を締めて外環38のエラストマー
・ブロック38を、圧力板40と42の間で軸方向に圧縮し、その結果、エラス
トマー・ブロックは半径方向に膨張して封止関係で壁34と嵌合し、円盤52を
導管58の周囲で半径方向内側に圧迫して円盤を導管に封止する。通常、ボルト
48は、エラストマー・ブロック38の軸長が内部円盤52の元の軸長L2とほ
ぼ同じになるまで締める。つまり、圧力板40と42が円盤52の内面および外
面とほぼ一直線上になるまで、ボルト48を締める。これは、図3に図示したア
センブリ30の封止状態である。流体は、液体であれ気体であれ、壁開口部32
を通って流れることができず、壁開口部は完全に封止される。それにもかかわら
ず、ケーブルの導管58はシールを貫通する。壁開口部32の長さL(図2)は
、通常は重要でない。Lが非常に大きい場合は、図示のアセンブリと軸方向にず
れた第2のシール・アセンブリ30が正当化されることがある。
図4から図6は、図1から図3のモジュール式シール・アセンブリ30の外環
36を形成するのに使用するエラストマー・ブロック38の好ましい構造の平面
図および端面図を提供する。図7は、ほぼ図5の線7−7で示したように切り取
った1つのエラストマー・ブロック38の断面図である。ブロック38はエラス
トマー材で作成し、これは天然または合成ゴム、EPDM、ウレタンまたは事実
上他のどのエラストマーで形成してもよい。高温トランスファー成形が、エラス
トマー・ブロック38の好ましい製造方法である。ブロック38、特に図5およ
び図6に示したようなブロックは、形状が弓形で、39.2mmの内径(R2、
図2)、50mmの外径(R3、図2)、および10.8mmの肉厚(R1、図
2)を有する。各エラストマー・ブロック38は、1つの連係受け口56と、ブ
ロック9の対向する端部に2つのボルトを受ける軸方向の穴60および61とを
有する。穴60および62はそれぞれエラストマー・ブロックを通って半分まで
延在し、環36内で隣接するエラストマー・ブロックのボルト受け穴と整列し、
したがって圧力ボルト48はエラストマー・ブロックの相互接続を補助する。ボ
ルト受け穴60および62の外端は、それぞれボス61および63を有するよう
図示され、これらのボスはエラストマー・ブロック38に一体成形してもよい。
各ブロック38の軸長L1は36mmでよい。
図8は、外部圧力板42の1つの前面図または立面図を提供する。圧力板42
の断面図は、ほぼ図8の弧9−9に沿って切り取った図9に示す。圧力ボルト4
8を受ける1つの貫通穴46がある。図1を参照のこと。ボルト受け穴46を囲
む圧力板42の外面は、一体ボス64を有する。
図10は、図8と同様に内部圧力板40の1つの図を提供し、図11は、ほぼ
図10の弧11−11に沿って切り取った断面図を提供する。圧力板40には、
圧力ボルトを受ける貫通穴44が1個あり、内ねじを有する管状金属インサート
45が穴44の外端に装着される。インサート45は、所望の金属で形成するこ
とができるが、ステンレス鋼が好ましい。圧力板40および42は、それぞれの
金属の量を削減するため、窪み66を有してもよい。前述したように、圧力板4
0および42に好ましい材料は、ガラス繊維を30%入れたナイロンで、射出成
形を用いることができる。
図12から図14はモジュール式シール・アセンブリの中心の厚い円盤52を
示す。円盤52の中心部分は、複数の環状同心円層68を提供するよう切断され
、円盤52では、図12および図13で示すように、縁60の内部に25の同心
円層68がある。複数の耳54が縁70から半径方向外側に突き出す。中心栓7
2が、円盤52と一体形成され、栓72は最も内側の環状層68の内部に配置さ
れる。層68の典型的な肉厚は1.27mmで、許容差は±0.3mmである。
層68間の切れ目は円盤52内に完全には延在せず、図14で最もよく示すよう
に、連続的なダイアフラム74が円盤の1つの面に沿って延在する。ダイアフラ
ム74の厚さは通常かなり小さく、0.6mmが許容される。円盤52を導管に
装着できるようにするため、通し切断部76(図12)があり、円盤52の弾性
の性質によってこれが可能になる。
円盤52に導管の通路を設けるには、中心栓72を除去することができる。導
管が栓より大きい場合は、円盤の中心を囲む1つ以上の同心円層68を容易に除
去し、導管のために中心の開口部を拡大することができる。耳54は、エラスト
マーの外部リングの受け口56に填り(図2参照)、円盤52をシール・アセン
ブリの外環の中心開口部内に維持する。圧力ボルト48を締めることによって円
盤52を圧縮すると、円盤52は導管58上にしっかり嵌められ、その周囲にシ
ールを形成する。図3を参照のこと。
図15は、大部分の点では図12から図14の円盤と同様であるが、2本の導
管を収容するため変形された厚い中心円盤252の立面図である。したがって、
円盤252にはそれぞれ2つの中心栓272Aと272Bとの周囲に2組の薄い
同心円層268Aと268Bとがある。栓272A(および場合によっては層2
68Aの一部)を除去すると、通し切断部276Aによって、円盤252を導管
に装着することができる。層268Bを形成する円盤252の一部にも、同様の
通し切断部276Bがある。層268Aと層268Bの数は異なってもよく、図
15に示すように、13の層268Aと8つの層268Bがある。
図16は、図12と同様に、別のエラストマーの内部圧縮/膨張円盤352の
立面図であり、円盤352はシールを通る3本の導管を収容する。したがって、
円盤352はそれぞれ3つの中心栓372A、372Bおよび372Cを取り囲
む3組の薄い同心円層368A、368Bおよび368Cを有する。同心円層の
各組には9つの層が図示され、層の組はすべて同じサイズであるが、異なること
もできる。円盤52および252と同様、円盤352も天然または合成ゴム、E
PDMまたはウレタンなどのエラストマーで形成され、同心円の「タマネギの皮
」の層368A、368Bおよび368Cは、回転する切削工具によって円盤に
切断され、エア・チャック固定具または他の固定具を使用して円盤を静止状態に
維持する。円盤52および252の同心円層を形成したのと同様の技術を用いる
。円盤352は、3本の通し切断部376A、376Bおよび376Cを有し、
これで円盤を3本の別個の導管に従来通りの方法で装着することができる。
図17から図19は、本発明のモジュール式シール・アセンブリに使用する変
形エラストマー・ブロック438を示す。図20は、ほぼ図17の断面線20−
20で示すように切り取ったエラストマー・ブロック438の断面図である。ブ
ロック438の肉厚は約7ミリメートルでよい。エラストマー・ブロック438
の弓長は、前述したブロック38の弓長より大きく、所与の半径の環に必要なエ
ラストマー・ブロック438が少なくなる。
エラストマー・ブロック438(図17〜図20)とエラストマー・ブロック
38(図4〜図7)の主な違いは、ブロック438がブロック38の2つの穴6
0および62と比較し、圧力ボルト用に3つの貫通穴460、462および46
4を有することである。ブロック438のボルト受け穴460および462は、
基本的にブロック38の穴60および62と同じであり、端面ボス461および
463を有する。第3の圧力ボルト穴464は、ブロック438の弓の中心を通
過し、エラストマー・ブロックの対向する表面にボス465を有する。さらに、
耳を受ける連係受け口456が2つある(図17および図18)。というのは、
エラストマー・ブロック438はブロック38の弧の2倍をカバーするからであ
る。言うまでもなく、前述した圧力ハードウェア(例えば図8〜図11)は、修
正したエラストマー・ブロック438に対応するために変形するとよい。本発明
のモジュール式壁シール・アセンブリは、外環の圧力ボルトを締めると、半径方
向の圧縮力を内部エラストマー円盤にかける。1つの外環が、サイズが異なる導
管の幾種類の組合せに適し、したがって壁の開口部のサイズごとにサイズが異な
る多数の外部圧力構成要素を必要としない。中心栓を内部円盤の所定の位置に残
すことにより、導管がシールを通らない完全な壁開口部の封止が簡単に獲得され
る。言うまでもなく、大きく異なるサイズの壁嵌合部に適合するには、異なるサ
イズのシール・アセンブリがまだ必要であるが、必要なアセンブリ・サイズの数
は以前よりはるかに少なくなる。図2および図3では壁開口部32が水平として
図示されているが、同様に垂直または水平に対してある角度をとってもよい。
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フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L
U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF
,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,
SN,TD,TG),AP(GH,KE,LS,MW,S
D,SZ,UG),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ
,MD,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU
,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,
CN,CU,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,G
B,GE,HU,IL,IS,JP,KE,KG,KP
,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,
LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,N
Z,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI
,SK,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,UZ,
VN
(72)発明者 グリフィス、カール、アール.
アメリカ合衆国、ミシガン州 48842 ホ
ウルト、ヘザートン ドライブ、1876
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.所定の軸長および半径Rを備えた境界壁を有する壁開口部のモジュール式 シール・アセンブリで、 複数の相互接続されたエラストマー・ブロックを含む外部圧縮/膨張環を備え 、各ブロックは軸長L1だけずれた外面および内面を有し、各ブロックは所与の 肉厚を有し、エラストマー・ブロックは、半径R2の中心開口部を有する外環内 で相互接続され、Rより小さい外径寸法を有することによって外環を環状開口部 の境界壁に挿入することができ、さらに、 厚いエラストマー内部圧縮/膨張円盤を備え、これはR2より大きくない外環 表面半径を有し、それによって円盤を外巻の中心開口部内に円盤を配置すること ができ、L1より小さい軸長L2を有し、外環の中心開口部内に配置され、さら に、 1本が各外部エラストマー・ブロックに関連する複数の圧力ボルトを備え、各 圧力ボルトは、少なくとも1本の外部エラストマー・ブロックを通って軸方向に 延在して、関連の外部エラストマー・ブロックに圧力を加えて外部エラストマー ・ブロックを軸方向に圧縮し、その外部エラストマー・ブロックを半径方向外側 に膨張させて開口部の境界壁に押し当て、半径方向内側に膨張させて内部エラス トマー円盤に押し当てるモジュール式シール・アセンブリ。 2.さらに、内部エラストマー円盤を外環の中心開口部内に連結する連結手段 を備える、請求項1に記載のモジュール式シール・アセンブリ。 3.エラストマー内部円盤が、導管が延在する軸方向の穴を有し、これによっ て圧力ボルトを締めると内部エラストマー円盤を導管に封止し、外環を内部円盤 に封止し、外環を境界壁に封止する、請求項1に記載のモジュール式シール・ア センブリ。 4.さらに、内部エラストマー円盤を外環の中心開口部内に連結する連結手段 を備える、請求項3に記載のモジュール式シール・アセンブリ。 5.複数の導管を収容する複数のエラストマー内部圧縮/膨張円盤を備える、 請求項3に記載のモジュール式シール・アセンブリ。 6.連結手段が外環と内部円盤との接合部の周囲に複数の耳を含む、請求項2 に記載のモジュール式シール・アセンブリ。 7.内部円盤と一体形成された複数の連結耳が、内部円盤から半径方向外側に 突き出し、各耳をエラストマー・ブロックの受け口で受ける、請求項6に記載の モジュール式シール・アセンブリ。 8.さらに、それぞれが圧力ボルトを受けるねじ穴を有する複数の剛性内部圧 力板を備え、各内部圧力板がエラストマー・ブロックの内面と嵌合する、請求項 1に記載のモジュール式シール・アセンブリ。 9.さらに、それぞれが圧力ボルトを受ける穴を有する複数の剛性外部圧力板 を備え、各外部圧力板がエラストマー・ブロックの外面と嵌合する、請求項1に 記載のモジュール式シール・アセンブリ。 10.さらに、それぞれが圧力ボルトを受けるねじ穴を有する複数の剛性内部 圧力板を備え、各内部圧力板がエラストマー・ブロックの内面と嵌合する、請求 項9に記載のモジュール式シール・アセンブリ。 11.すべてのエラストマー・ブロックおよびすべての圧力板が弓状の形状で ある、請求項10に記載のモジュール式シール・アセンブリ。 12.各内部圧力板および各外部圧力板が、エラストマー・ブロックの弓長よ り短い弓長を有する、請求項11に記載のモジュール式シール・アセンブリ。 13.さらに、内部エラストマー円盤を外環の中心開口部内に連結する連結手 段を備える、請求項12に記載のモジュール式シール・アセンブリ。 14.内部円盤が、異なる導管サイズに対応するよう取り外すことができる薄 い環状同心円層で形成された、請求項1に記載のモジュール式シール・アセンブ リ。 15.各内部円盤が、同心円層の中心から円盤の外部環状表面まで通り切断部 を有し、円盤を導管を取り囲むような関係で装着することができる、請求項14 に記載のモジュール式シール・アセンブリ。 16.さらに、内部エラストマー円盤を外環の中心開口部内に連結する連結手 段を備える、請求項15に記載のモジュール式シール・アセンブリ。
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