WO2011042201A1 - Connecting bolt for a plug coupling - Google Patents

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Erwin Weh
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Erwin Weh
Wolfgang Weh
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    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L37/00—Couplings of the quick-acting type
    • F16L37/02—Couplings of the quick-acting type in which the connection is maintained only by friction of the parts being joined
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L17/00—Joints with packing adapted to sealing by fluid pressure
    • F16L17/02—Joints with packing adapted to sealing by fluid pressure with sealing rings arranged between outer surface of pipe and inner surface of sleeve or socket

Definitions

  • the invention relates to a connecting bolt for a plug-in coupling, in particular for the refueling of natural gas vehicles, for the pressure-tight connection to a bore, in particular to a tank or cylinder valve of a vehicle.
  • a natural gas tank coupling of this type is known from the applicant WO 00/52378.
  • a quick-connect or plug-in coupling wherein a sealing piston is displaced inwardly at the front end of the clutch on contact with the connecting bolt, then engage collets with a corresponding engagement profile in the correspondingly formed connection profile of the connecting bolt.
  • the connecting bolt is standardized in this case according to standards for natural gas refueling (NGV), so that a large number of natural gas vehicles can be refueled at the corresponding natural gas filling stations with the plug-in coupling.
  • NSV natural gas refueling
  • connection bolt with two O-ring seals which are mounted at a distance from each other, is inserted into a suitable bore of a cylinder valve in the vehicle for refueling with 200 bar of natural gas.
  • the connecting bolt has a medium connection with an internal thread, which ends in a further bore. Between the two O-ring seals at least one flow bore is mounted transversely to the central axis, which then the flow of the medium over the
  • Sealing change (often such is required after about 50 refueling) can also create a dangerous situation, namely that in extreme cases, the connecting bolt is ejected.
  • the invention has for its object to provide a connecting bolt, in particular, a safe refueling is feasible, the wear on the O-rings of the connecting bolt and at the same time the insertion of the plug-in coupling should be minimized.
  • the two O-ring seals are not present when inserting the connecting bolt in the bore in diameter, but are approximately flush with the lateral surface.
  • the gas is then supplied from the pressure source (eg, a natural gas filling station) and pushes the outer housing, which flows via a transverse bore in the piston-like inner housing in a pressure chamber, axially forward toward the bore.
  • the seals are compressed (axially compressed) and enlarged in effective diameter to seal in the slightly larger selected hole of the plug-in coupling.
  • the seals are held not only on the upcoming pressure in the bore, but also on the axial force of the pressure chamber in the outer housing in addition to the bore.
  • the seals are for increased safety ever a support ring to a
  • the filling line is vented and thereby released the pressure load in the axial direction through the piston-like pressure chamber again, so that the O-ring seals reset due to their elasticity.
  • the axially movable sleeve is guided exactly between the O-ring seals on the bearing journal, in particular on a ground or polished lateral surface, so that the actuating forces are particularly low. In the middle region of the diameter and / or its wall thickness is reduced, so that there is a small contact area, which further increases the ease.
  • Fig. 1 is an overview of a plug-in coupling according to the invention.
  • FIG. 2 shows a half-section A-A through a connecting bolt according to FIG. 1.
  • the illustrated connecting bolt 1 is used for pressure-tight connection to a hole 2 shown here on the left, which opens in particular in a vehicle gas tank.
  • This right End of the plug-in coupling leads to a pressure source, in particular a gas station, so that medium, in particular natural gas can be supplied at high pressure.
  • the medium flows through an inner housing 7 and a central passage (axial flow bore 3) in a bearing journal 5 screwed in, in order to pass over one or more
  • two support rings 4 ' are provided in addition to the two O-ring seals 4. These are arranged on the side each of the sleeve 6 and the flow holes 6 'incorporated therein, more distant side, ie of
  • the bearing pin 5 and the inner housing 7 is surrounded to form a pressure chamber 8 by an outer housing 9 with a handle groove 9 ', which is helpful for inserting the connecting bolt 1.
  • the pressure chamber 8 is pressurized during the filling process via a transverse bore 5 ', so that the multiply sealed inner housing 7 with the outer housing 9 forms a piston-cylinder unit.
  • the outer housing 9 is displaced relative to the inserted bearing pin 5 and thus the inner housing 7 here to the left, so that the two O-ring seals 4 are compressed in conjunction with the likewise axially movable sleeve 6 to produce the desired increase in diameter.
  • third and fourth O-ring seals 4 may be provided in the manner of a double seal. Also, the pressure chamber 8 in
  • Diameter so chosen to be larger with its effective ring piston area than the embodiment shown here with about twice the diameter as the O-ring diameter. Due to the bolted construction of the connecting bolt 1, in particular with the

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Abstract

The aim of the invention is an easy-to-use connecting bolt for a plug coupling (1), in particular for the secure fueling of natural gas vehicles, for connecting to a bore (2) in a pressure-tight manner, in particular to a tank valve or cylinder valve of a vehicle, wherein two O-ring seals (4) lie on a bearing journal (5), said seals being axially spaced from each other and adjacent to at least one through-flow opening (3, 6'). This is achieved in that pressure can be applied to the O-ring seals (4) by an axially movable outer housing (9) for the axial compression and the diameter increase of said seals. An axially movable casing (6) is provided between the O-ring seals (4).

Description

Beschreibung:  Description:
Anschlussbolzen für eine Steckkupplunq  Connection bolt for a plug-in coupling
Die Erfindung betrifft einen Anschlussbolzen für eine Steckkupplung, insbesondere für die Betankung von Erdgasfahrzeugen, zum druckdichten Anschluss an eine Bohrung, insbesondere an ein Tank- oder Flaschenventil eines Fahrzeugs.  The invention relates to a connecting bolt for a plug-in coupling, in particular for the refueling of natural gas vehicles, for the pressure-tight connection to a bore, in particular to a tank or cylinder valve of a vehicle.
Eine Erdgas-Tankkupplung dieser Art ist aus der WO 00/52378 der Anmelder bekannt. A natural gas tank coupling of this type is known from the applicant WO 00/52378.
Hierbei wird eine Schnellanschluss- oder Steckkupplung beschrieben, wobei ein Dichtkolben am vorderen Stimende der Kupplung beim Kontakt mit dem Anschlussbolzen nach innen verschoben wird, wobei dann Spannzangen mit einem entsprechenden Eingriffsprofil in das korrespondierend ausgebildete Anschlussprofil des Anschlussbolzens eingreifen. Hierdurch wird ein formschlüssiger und druckdichter Anschluss erreicht, wie dies zur Druck-Betankung von Erdgas-Fahrzeugen erforderlich ist. Der Anschlussbolzen ist hierbei nach Normen für die Erdgasbetankung (NGV) standardisiert, damit eine Vielzahl von Erdgasfahrzeugen an entsprechenden Erdgas-Tankstellen mit der Steckkupplung betankt werden können. Darüber hinaus gibt es jedoch länderspezifische Abwandlungen, beispielsweise in Italien oder nach dem sog. Neuseeland-Standard, der auch in Indien und vielen asiatischen Ländern zur Anwendung kommt. Here, a quick-connect or plug-in coupling is described, wherein a sealing piston is displaced inwardly at the front end of the clutch on contact with the connecting bolt, then engage collets with a corresponding engagement profile in the correspondingly formed connection profile of the connecting bolt. As a result, a positive and pressure-tight connection is achieved, as is required for pressure refueling of natural gas vehicles. The connecting bolt is standardized in this case according to standards for natural gas refueling (NGV), so that a large number of natural gas vehicles can be refueled at the corresponding natural gas filling stations with the plug-in coupling. In addition, however, there are country-specific modifications, for example in Italy or according to the so-called New Zealand standard, which is also used in India and many Asian countries.
Bei diesem Standard wird zur Betankung mit 200 bar Erdgas ein Anschlussbolzen mit zwei O-Ringdichtungen, welche in einem Abstand zueinander angebracht sind, in eine passende Bohrung eines Flaschenventils im Fahrzeug eingesteckt. Der Anschlussbolzen hat einen Mediumanschluss mit einem Innengewinde, welches in einer weiterführenden Bohrung endet. Zwischen den beiden O-Ringdichtungen ist quer zur Mittelachse zumindest eine Durchflussbohrung angebracht, welche dann den Durchfluss des Mediums über das In this standard, a connection bolt with two O-ring seals, which are mounted at a distance from each other, is inserted into a suitable bore of a cylinder valve in the vehicle for refueling with 200 bar of natural gas. The connecting bolt has a medium connection with an internal thread, which ends in a further bore. Between the two O-ring seals at least one flow bore is mounted transversely to the central axis, which then the flow of the medium over the
Gasflaschenventil in den Fahrzeugspeicher (Gastank) ermöglichen. Gas cylinder valve in the vehicle storage (gas tank) allow.
Bei diesem System werden die O-Ringdichtungen mit einer Durchmesservorspannung in die Bohrung des Flaschenventils eingedrückt. Dadurch können die Dichtungen beschädigt werden und unterliegen auch einen großen Verschleiß. Bei nicht rechtzeitigem In this system, the O-ring seals with a diameter preload are pressed into the bore of the cylinder valve. As a result, the seals can be damaged and also subject to great wear. If not timely
Dichtungswechsel (oft wird ein solcher schon nach ca. 50 Betankungen gefordert) kann auch eine gefährliche Situation entstehen, nämlich dass im Extremfall der Anschlussbolzen herausgeschleudert wird. Sealing change (often such is required after about 50 refueling) can also create a dangerous situation, namely that in extreme cases, the connecting bolt is ejected.
Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Anschlussbolzen zu schaffen, bei dem insbesondere eine sichere Betankung durchführbar ist, wobei der Verschleiß an den O-Ringen des Anschlussbolzens und zugleich die Einsteckkräfte an der Steckkupplung minimiert werden sollen. Accordingly, the invention has for its object to provide a connecting bolt, in particular, a safe refueling is feasible, the wear on the O-rings of the connecting bolt and at the same time the insertion of the plug-in coupling should be minimized.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Anschlussbolzen gemäss den Merkmalen des Anspruches 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche. CONFIRMATION COPY This object is achieved by a connecting bolt according to the features of claim 1. Preferred embodiments are subject of the dependent claims.
Wie aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung ersichtlich wird, stehen die beiden O-Ringdichtungen beim Einstecken des Anschlussbolzens in die Bohrung im Durchmesser nicht vor, sondern sind etwa bündig mit der Mantelfläche. Somit lässt sich der As will be apparent from the following description of the drawing, the two O-ring seals are not present when inserting the connecting bolt in the bore in diameter, but are approximately flush with the lateral surface. Thus, the
Einsteckvorgang Vorspannung der O-Ringe leicht durchführen, also ohne grossen Insertion procedure Easily perform pre-tensioning of the O-rings, ie without big ones
Kraftaufwand wie das Einstecken eines Bolzen in eine Spielpassung. Das Gas wird dann von der Druckquelle (z. B. eine Erdgas-Tankstelle) zugeführt und schiebt das äußere Gehäuse, welches über eine Querbohrung im kolbenartigen Innengehäuse in einen Druckraum strömt, axial nach vorne zur Bohrung hin. Dadurch werden die Dichtungen zusammengedrückt (axial komprimiert) und im effektiven Durchmesser vergrößert, um in der etwas größer gewählten Bohrung der Steckkupplung diese abzudichten. Force such as the insertion of a bolt in a clearance fit. The gas is then supplied from the pressure source (eg, a natural gas filling station) and pushes the outer housing, which flows via a transverse bore in the piston-like inner housing in a pressure chamber, axially forward toward the bore. As a result, the seals are compressed (axially compressed) and enlarged in effective diameter to seal in the slightly larger selected hole of the plug-in coupling.
Durch diese Konstruktion werden die Dichtungen nicht nur über den anstehenden Druck in der Bohrung, sondern auch noch über die Axialkraft des Druckraums im Außengehäuse zusätzlich in der Bohrung gehalten. In der vom Druck abgewandten Seite der beiden O- Ringdichtungen befinden sich zur erhöhten Sicherheit noch je ein Stützring, um ein By this construction, the seals are held not only on the upcoming pressure in the bore, but also on the axial force of the pressure chamber in the outer housing in addition to the bore. In the side facing away from the pressure of the two O-ring seals are for increased safety ever a support ring to a
Herausquetschen der Dichtungen zu verhindern. To prevent squeezing out of the seals.
Nach Beendigung des Betankungsvorganges wird die Befüllleitung entlüftet und dadurch die Druckbelastung in Axialrichtung durch den kolbenartigen Druckraum wieder freigegeben, so dass sich die O-Ringdichtungen aufgrund ihrer Elastizität wieder zurückstellen. After completion of the refueling process, the filling line is vented and thereby released the pressure load in the axial direction through the piston-like pressure chamber again, so that the O-ring seals reset due to their elasticity.
In bevorzugter Ausführungsform ist die axial bewegliche Hülse zwischen den O- Ringdichtungen auf dem Lagerzapfen exakt geführt, insbesondere auf einer geschliffenen oder polierten Mantelfläche, so dass die Betätigungskräfte besonders gering sind. Im mittleren Bereich ist der Durchmesser und/oder dessen Wandstärke reduziert, so dass sich ein geringer Auflagebereich ergibt, was die Leichtgängigkeit weiter erhöht. In a preferred embodiment, the axially movable sleeve is guided exactly between the O-ring seals on the bearing journal, in particular on a ground or polished lateral surface, so that the actuating forces are particularly low. In the middle region of the diameter and / or its wall thickness is reduced, so that there is a small contact area, which further increases the ease.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Anschlussbolzens anhand der Zeichnungen beschrieben und erläutert. Hierbei zeigt: Hereinafter, a preferred embodiment of the connecting bolt will be described and explained with reference to the drawings. Hereby shows:
Fig. 1 eine Übersichtsdarstellung einer erfindungsgemäßen Steckkupplung; und  Fig. 1 is an overview of a plug-in coupling according to the invention; and
Fig. 2 einen Halbschnitt A-A durch einen Anschlussbolzen nach Fig. 1. 2 shows a half-section A-A through a connecting bolt according to FIG. 1.
Der dargestellte Anschlussbolzen 1 dient zum druckdichten Anschluss an eine hier links dargestellte Bohrung 2, die insbesondere in eine Fahrzeug-Gastank mündet. Das hier rechte Ende der Steckkupplung führt zu einer Druckquelle, insbesondere einer Tankstelle, so dass Medium, insbesondere Erdgas mit hohem Druck zugeführt werden kann. Das Medium durchströmt ein inneres Gehäuse 7 und eine zentrale Passage (axiale Durchflussbohrung 3) in einem darin eingeschraubten Lagerzapfen 5, um über eine oder mehrere The illustrated connecting bolt 1 is used for pressure-tight connection to a hole 2 shown here on the left, which opens in particular in a vehicle gas tank. This right End of the plug-in coupling leads to a pressure source, in particular a gas station, so that medium, in particular natural gas can be supplied at high pressure. The medium flows through an inner housing 7 and a central passage (axial flow bore 3) in a bearing journal 5 screwed in, in order to pass over one or more
Durchflussbohrungen 6' zwischen zwei O-Ringdichtungen 4 auszutreten. Diese grenzen sind an einer Hülse 6 an, die auf dem Lagerzapfen 5 leichtgängig geführt ist. Through holes 6 'between two O-ring seals 4 exit. These limits are on a sleeve 6, which is guided smoothly on the bearing pin 5.
Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, sind neben den beiden O-Ringdichtungen 4 zwei Stützringe 4' vorgesehen. Diese sind an der jeweils von der Hülse 6 bzw. den darin eingearbeiteten Durchflussbohrungen 6', entfernteren Seite angeordnet, also von As is apparent from FIGS. 1 and 2, two support rings 4 'are provided in addition to the two O-ring seals 4. These are arranged on the side each of the sleeve 6 and the flow holes 6 'incorporated therein, more distant side, ie of
druckführenden Teilen abgewandt. Wie insbesondere in der Schnittdarstellung gezeigt, ist der Lagerzapfen 5 und das Innengehäuse 7 unter Bildung eines Druckraums 8 von einem Außengehäuse 9 mit einer Griffrille 9' umgeben, die zum Einstecken des Anschlussbolzens 1 behilflich ist. Der Druckraum 8 wird beim Füllvorgang über eine Quer-Bohrung 5' mit Druck beaufschlagt, so dass das mehrfach abgedichtete Innengehäuse 7 mit dem Außengehäuse 9 eine Kolben-Zylindereinheit bildet. Bei Druck wird das Außengehäuse 9 relativ zum eingesteckten Lagerzapfen 5 und damit dem Innengehäuse 7 hier nach links verschoben, so dass die beiden O-Ringdichtungen 4 im Zusammenspiel mit der ebenfalls axial beweglichen Hülse 6 komprimiert werden, um die gewünschte Durchmesservergrößerung zu erzeugen. facing away from pressurized parts. As shown in particular in the sectional view, the bearing pin 5 and the inner housing 7 is surrounded to form a pressure chamber 8 by an outer housing 9 with a handle groove 9 ', which is helpful for inserting the connecting bolt 1. The pressure chamber 8 is pressurized during the filling process via a transverse bore 5 ', so that the multiply sealed inner housing 7 with the outer housing 9 forms a piston-cylinder unit. Upon pressure, the outer housing 9 is displaced relative to the inserted bearing pin 5 and thus the inner housing 7 here to the left, so that the two O-ring seals 4 are compressed in conjunction with the likewise axially movable sleeve 6 to produce the desired increase in diameter.
Es sei darauf hingewiesen, dass im Bedarfsfalle auch dritte und vierte O-Ringdichtungen 4 in Art einer Doppeldichtung vorgesehen sein können. Auch kann der Druckraum 8 im It should be noted that in case of need, third and fourth O-ring seals 4 may be provided in the manner of a double seal. Also, the pressure chamber 8 in
Durchmesser, also mit seiner effektiven Ringkolbenfläche größer gewählt werden als die hier gezeigte Ausführung mit etwa dem doppelten Durchmesser wie der O-Ring-Durchmesser. Durch die geschraubte Bauweise des Anschlussbolzens 1 , insbesondere mit dem Diameter, so chosen to be larger with its effective ring piston area than the embodiment shown here with about twice the diameter as the O-ring diameter. Due to the bolted construction of the connecting bolt 1, in particular with the
Lagerzapfen 5 können hierbei unterschiedliche Anschlussdurchmesser geschaffen werden. Im Bedarfsfalle kann hierbei auch die Hülse 6 mit den beiden (oder mehr) O-Ringdichtungen 4 leicht ausgetauscht werden. Insgesamt wird somit ein besonders einfach aufgebauter, variabel einsetzbarer Anschlussbolzen geschaffen, insbesondere für die sichere und leichte Betankung von Erdgasfahrzeugen. Bearing 5 this case different connection diameter can be created. If necessary, in this case, the sleeve 6 with the two (or more) O-ring seals 4 can be easily replaced. Overall, a particularly simple construction, variably usable connecting bolt is thus created, especially for the safe and easy refueling of natural gas vehicles.

Claims

Ansprüche: Claims:
1. Anschlussbolzen für eine Steckkupplung, insbesondere für die Betankung von 1. Connecting bolt for a plug-in coupling, in particular for the refueling of
Erdgasfahrzeugen, zum druckdichten Anschluss an eine Bohrung (2), insbesondere an ein Tank- oder Flaschenventil eines Fahrzeugs, wobei benachbart zu wenigstens einer Natural gas vehicles, for pressure-tight connection to a bore (2), in particular to a tank or cylinder valve of a vehicle, wherein adjacent to at least one
Durchflussbohrung (3, 6') zwei axial voneinander beabstandete O-Ringdichtungen (4) auf einen Lagerzapfen (5) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass Through-bore (3, 6 ') two axially spaced O-ring seals (4) on a bearing journal (5) are arranged, characterized in that
die O-Ringdichtungen (4) zu ihrer axialen Kompression und Durchmesservergrößerung durch ein axial bewegliches Außengehäuse (9) mit Druck beaufschlagbar sind, wobei zwischen den O-Ringdichtungen (4) eine axial bewegliche Hülse (6) vorgesehen ist. the O-ring seals (4) for their axial compression and diameter increase by an axially movable outer housing (9) can be acted upon with pressure, wherein between the O-ring seals (4) an axially movable sleeve (6) is provided.
2. Anschlussbolzen nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass neben den O- Ringdichtungen (4) jeweils ein Stützring (4') vorgesehen ist. Second connecting bolt according to claim 1, characterized in that in addition to the O-ring seals (4) each have a support ring (4 ') is provided.
3. Anschlussbolzen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring (4') an der vom Druck abgewandten Seite der O-Ringdichtung (4) angeordnet ist. 3. Connection bolt according to claim 2, characterized in that the support ring (4 ') on the side facing away from the pressure side of the O-ring seal (4) is arranged.
4. Anschlussbolzen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (6) auf dem Lagerzapfen (5) geführt ist und insbesondere im mittigen Bereich eine reduzierte Wandstärke aufweist. 4. Connecting bolt according to one of claims 1 to 3, characterized in that the sleeve (6) is guided on the bearing journal (5) and in particular in the central region has a reduced wall thickness.
5. Anschlussbolzen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (5) mehrere radial ausgerichtete Durchflussbohrungen (6') aufweist. 5. Connecting bolt according to one of claims 1 to 4, characterized in that the sleeve (5) has a plurality of radially aligned flow holes (6 ').
6. Anschlussbolzen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengehäuse (9) eine Griffrille (9') oder Riffelung aufweist. 6. Connecting bolt according to one of claims 1 to 5, characterized in that the outer housing (9) has a grip groove (9 ') or corrugation.
7. Anschlussbolzen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Lagerzapfen (5) wenigstens eine Bohrung (5') zur Druckbeaufschlagung eines Druckraums (8) innerhalb des Außengehäuses (9) vorgesehen ist. 7. Connecting bolt according to one of claims 1 to 6, characterized in that in the bearing journal (5) at least one bore (5 ') for pressurizing a pressure chamber (8) within the outer housing (9) is provided.
8. Anschlussbolzen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckraum (8) zwischen Innengehäuse (7) und Außengehäuse (9) mehrfach abgedichtet ist. 8. connecting bolt according to claim 7, characterized in that the pressure chamber (8) between the inner housing (7) and the outer housing (9) is sealed multiple times.
9. Kupplungskombination mit einer Bohrung und einem Anschlussbolzen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 9. Coupling combination with a bore and a connecting bolt according to one of the preceding claims, characterized in that
die Bohrung (2) fahrzeugseitig und der Anschlussbolzen (1 ) tankstellenseitig angeordnet ist. the bore (2) on the vehicle side and the connecting bolt (1) is arranged gas station side.
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