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"VANNE A LEVEE"
La présente invention se rapporte à une vanne à levée avec siège solidaire d'un élément de fermeture, le siège et l'élément étant placés entre deux chambres de connexion.
Des vannes à levée de ce type sont connues en de nombreuses versions, par exemple par DE 36 15 229 A 1. Dans ces vannes, le siège de vanne annulaire entoure une section transversale en canal annulaire, qui est complètement recouverte par un élément de fermeture annulaire. Ceci conditionne une caractéristique prédéterminée d'écoulement. Ces vannes conviennent à tous les types de fluides, en particulier les liquides.
L'invention est basée sur le but de procurer une vanne à levée du type décrit en introduction, dans laquelle même une faible levée permette un grand débit.
Selon l'invention, cet objectif est réalisé en ce que l'on forme respectivement, sur les deux côtés d'une section transversale en canal étroit reliée à l'une des chambres de communication, un premier et un second siège, que l'élément de fermeture agit solidairement avec les deux sièges de vanne, et que les deux zones se trouvant à proximité du côté des deux sièges de vanne en face de la section transversale à canal étroit sont reliées à l'autre chambre de connexion.
Le grand débit souhaité même pour de faibles levées est réalisé, car le fluide peut s'écouler à la fois sur le premier et le second siège de vanne, ce qui signifie que deux zones sont disponibles pour l'écoulement. Ceci signifie également que pour une certaine levée, la
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perte de charge à la vanne à levée est relativement faible. Ainsi, seule la section de l'élément de fermeture correspondant à la section transversale à canal étroit étant exposée à cette pression différentielle, il suffit de forces relativement modérées pour provoquer un déplacement de levée.
L'expression "section transversale à canal étroit" est à comprendre comme désignant une surface, avec laquelle la longueur des deux sièges de vanne est un multiple de la distance entre ces deux sièges de vanne. Une relation longueur-distance d'au moins 5, de préférence de 10 à 80 et en particulier de 30 à 60, est préférentielle. De préférence, la distance est constante sur toute la longueur du siège de vanne, mais elle peut varier dans les limites de la relation longueurdistance mentionnée ci-dessus.
Il est particulièrement préférentiel que la section transversale à canal étroit soit annulaire, de manière à réaliser un siège de vanne intérieur et extérieur annulaire. Les autres dimensions extérieures étant égales, ceci revient à doubler la surface d'écoulement.
Il est en outre recommandé que la section transversale à canal étroit soit formée par une rainure. On peut également, à la place d'une rainure, recourir à une fente.
Dans une réalisation particulièrement simple, l'élément de fermeture porte un joint commun aux deux sièges de vanne.
Il est particulièrement avantageux que le premier et/ou le second siège de vanne soi (en) t solidaire (s) d'un joint à lèvres. Ces joints à lèvres résistent mieux aux chocs qu'un autre joint. Ils assurent donc une haute étanchéité avec une force moindre, mais s'ouvrent également à de plus faibles différences de pression.
En ce qui concerne les sièges de vanne annulaires, il est recommandé que l'élément de fermeture possède un joint annulaire, présentant une lèvre de joint faisant radialement saillie vers l'extérieur, et
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une lèvre de joint faisant radialement saillie vers l'intérieur, lesquelles lèvres étant respectivement solidaires des sièges de vanne extérieur et intérieur.
De préférence, les extrémités antérieures des deux sièges de vanne sont arrondies. Ceci réduit les bruits d'écoulement.
Il est également avantageux que les deux sièges de vanne soient étagés, de sorte que sous une faible charge dans la direction de fermeture, les lèvres portent sur le premier étage, et sous une plus forte charge, le joint dans la zone de fixation de la lèvre porte sur le second étage. Lorsque la charge augmente, les lèvres passent du premier au second étage, et il s'ensuit que la force qui agit sur les joints à lèvres est limitée en direction ascendante.
Dans une réalisation préférentielle, les hauteurs des deux sièges de vanne sont décalées de sorte que, lors du mouvement de fermeture, un siège de vanne se ferme d'abord, et l'autre siège de vanne se ferme ensuite. On obtient ainsi une caractéristique de vanne courbe, selon laquelle une augmentation de la levée provoque une augmentation du débit, d'abord lentement, puis plus vite.
L'utilisation de la vanne à levée est particulièrement recommandée sur un détecteur de fuites, l'élément de fermeture étant chargé par un premier ressort de fermeture opposé à la direction d'écoulement, un dispositif de mesure étant prévu pour la mesure du débit. La vanne à levée s'ouvre en fonction de la quantité de débit. Pour une perte de charge relativement faible, on peut détecter une très grande surface de l'écoulement.
Une réalisation préférentielle prévoit que l'élément de fermeture puisse être chargé par un deuxième ressort de fermeture, qui est maintenu en position inactive par une contre-bride, et cette contrebride peut être déplacée, par l'intermédiaire d'un dispositif de réglage, sur une position qui libère le deuxième ressort de fermeture. Le
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deuxième ressort de fermeture permet d'assurer une fermeture sûre de la vanne à levée. Lorsque la pression à contrecarrer agit uniquement sur une surface annulaire de l'élément de fermeture, il suffit d'un deuxième ressort de fermeture à force limitée, de sorte que le déplacement de la contre-bride est également possible par une force relativement faible.
Dans le cas de l'utilisation sur un détecteur de fuites, il est également avantageux que l'élément de fermeture porte un rotor de mesure installé dans un trajet d'écoulement auxiliaire contournant la rainure annulaire, un dispositif de mesure de vitesse pour la mesure de débit étant associé à ce rotor. Etant donné que la vanne à levée autorise de grands débits pour de faibles levées, le rotor de mesure permet d'obtenir des résultats précis avec de petits débits également.
Dans une réalisation préférentielle, un dispositif de mesure d'impulsions qui balaie des repères sur le rotor de mesure détecte la vitesse par évaluation de la fréquence d'impulsion, et la levée par évaluation de la relation impulsion-pause. La mesure de vitesse et la mesure de levée peuvent donc être effectuées de manière très simple.
L'invention est décrite ci-après sur base de réalisations préférentielles avec références aux croquis, montrant :
La Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'une vanne à levée selon l'invention.
La Fig. 2 est une vue en coupe longitudinale d'un détecteur de fuites selon l'invention.
La Fig. 3 est une vue agrandie de la zone A du siège de vanne de la Fig. 2.
La vanne à levée de la Fig. 1 possède un corps de vanne 1, présentant une chambre de connexion 2 du côté de l'admission et une chambre de connexion 3 du côté de la sortie. Un insert 4 est monté entre lesdites chambres, et porte à l'extrémité d'une rainure annulaire 5 reliée à la chambre de connexion 2 du côté de l'entrée un siège de vanne
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extérieur 6 et un siège de vanne intérieur 7. L'extrémité ouverte de la rainure annulaire 5 forme une section transversale à canal étroit F, la relation entre la longueur du siège de vanne extérieur 7 et la distance au siège de vanne intérieur 7 étant d'environ 35. Un élément de fermeture 8, qui est chargé par un ressort de rappel 9 agissant dans le sens de l'ouverture, est guidé dans un autre insert 10, dont la rotation permet de régler la valeur kv.
L'élément de fermeture 8 peut être déplacé en direction axiale par un élément de réglage (non illustré) au moyen d'une goupille 11, acheminée vers l'extérieur via un presse-étoupe. L'élément de réglage est par exemple un thermostat qui ferme la vanne lorsque la température extérieure augmente.
L'élément de fermeture 8 porte un joint annulaire 13, sur lequel sont formés un joint à lèvre extérieur 14 saillant radialement vers l'extérieur et solidaire du siège de vanne extérieur 6, et un joint à lèvre intérieur 15 saillant radialement vers l'intérieur et solidaire du siège de vanne intérieur 7. Les deux sièges de vanne 6 et 7 ont des faces d'extrémité arrondies. En outre, la zone 16 extérieure au siège de vanne
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extérieur 6 et, via les canaux de pénétration 16, la zone 17 intérieure au siège de vanne intérieur sont reliées à la chambre de connexion 3 du côté de la sortie.
Comme l'indiquent les flèches 19, le flux de fluide sur la rainure annulaire 5 se divise lorsque la vanne est ouverte. Une partie s'écoule par l'ouverture formée entre le siège de vanne extérieur 6 et le joint à lèvre correspondant 14, directement dans la zone 16, et donc dans la chambre de connexion 3 du côté de l'entrée. L'autre partie s'écoule via l'ouverture entre le siège de vanne intérieur et le joint à lèvre correspondant 15 via la zone 17 et les ouvertures 18, dans la chambre de connexion 3 du côté de la sortie. Même de petites levées sont suffisantes pour permettre le passage de grands débits. La pression d'admission agit seulement dans la zone de la rainure annulaire 5, c'est-
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à-dire la surface de la section transversale de canal F, sur l'élément de fermeture 8.
Les forces requises par le dispositif de réglage pour le déplacement de l'élément de fermeture sont réduites en conséquence.
Comme normalement, le joint annulaire 13 est constitué de caoutchouc ou d'un plastique résistant aux chocs. Les joints à lèvre 14 et 15 formés sont dès lors souples et flexibles ; ils assurent une fermeture étanche sous une force réduite, et s'adaptent bien aux sièges de vanne 6 et 7.
Les parties correspondantes du détecteur de fuite selon les Fig. 2 et 3 sont affectés de numéros de référence augmentés de 100.
Tout d'abord, il est établi que le rapport longueur-distance de la section transversale de canal F est d'environ 45. Une faible levée permet donc un débit substantiel.
Comme le montre la Fig. 3, le siège de vanne intérieur 107 est décalé en hauteur vis-à-vis du siège de vanne extérieur 106, de sorte
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qu'un mouvement de fermeture fait s'engager d'abord le siège de vanne 107 avec le joint à lèvre 115, puis le siège de vanne 106 avec le joint à lèvre 114. Ceci aboutit à une caractéristique de vanne courbe, car au début du mouvement de levée, une seule zone d'écoulement est disponible, à savoir la zone entre le siège de vanne 106 et le joint à lèvre 114, tandis que la seconde zone, entre le siège de vanne 107 et le joint à lèvre 115, s'ouvre plus tard.
Le siège de vanne extérieur 106 et le siège de vanne intérieur 107 sont réalisés en deux étages. Le premier étage 120,121 est formé par une élévation annulaire, et le second étage 122,123 est formé par le rebord extérieur de la rainure annulaire 105. Les joints à lèvre 114,115 sont solidaires avec le premier étage 120,121, et la zone de fixation du joint à lèvre sur le joint 113 est solidaire du second étage 122,123.
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En fonctionnement normal, l'élément de fermeture 108 est chargé par un ressort de fermeture 124 relativement faible. L'élément de fermeture 108 opère donc une levée en fonction du débit. En conséquence, la vanne à levée fait office de débitmètre lorsqu'elle est associée à un dispositif de mesure de levée, comme décrit plus loin.
Un ressort de fermeture plus puissant 125 est normalement isolé de tout engagement avec l'élément de fermeture 108 via une contre-bride 126. La contre-bride est portée par un insert 127, réglable via une goupille 129 au moyen d'un dispositif de réglage. Le dispositif de réglage peut être par exemple un moteur électrique, mais peut également être commandé manuellement. Lorsque la goupille 129 et l'insert 127 se déplacent vers le haut, activant donc ainsi le ressort de fermeture 125, la vanne à levée se ferme sous l'action des deux ressorts de fermeture 124 et 125, ce qui provoque l'isolement des deux étages 120,121 et 122,123. Dans ce cas, la vanne à levée fait office de dispositif de blocage.
Un rotor de mesure est prévu dans l'élément de fermeture 108, lequel rotor est alimenté en fluide à partir de la chambre de connexion 102 du côté entrée via un orifice 131, le fluide s'écoulant dans la chambre de connexion 103 du côté sortie via un canal 132. L'orifice 131, le rotor de mesure 130 et le canal 132 forment un trajet d'écoulement auxiliaire, qui contourne la rainure annulaire 105 et donc également la vanne à levée. Le rotor de mesure 130 peut enregistrer de faibles débits, la vitesse du rotor de mesure 130 étant déterminée.
Un dispositif de mesure électro-optique 133, via lequel un faisceau lumineux est interrompu par des repères 134 en forme de pales sur le rotor de mesure 130, produit une séquence d'impulsions qui est envoyée à un circuit d'évaluation 136 via l'entrée 135. La fréquence d'impulsion est une mesure de la vitesse du rotor de mesure. La relation impulsion-pause est une mesure de la levée de l'élément de fermeture et
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donc du rotor de mesure 130, car pour une épaisseur de pale constante, la distance entre pales voisines varie avec la levée. Le dispositif de mesure d'impulsions 136 forme donc, avec le circuit d'évaluation 136, un dispositif de mesure de levée et un dispositif de mesure de vitesse.
Ceci conduit au mode de fonctionnement suivant du détecteur de fuites. De petits débits sont déterminés par la rotation du rotor de mesure 130 lorsque la vanne à levée est fermée. Des débits plus importants sont déterminés par la levée de l'élément de fermeture 108 et ajoutés au débit au rotor de mesure 130. Lorsque le circuit d'évaluation, sur base de différents critères, établit l'existence d'une fuite, qu'il s'agisse d'une fuite mineure ou importante, le dispositif de réglage 128 est activé de manière que le ressort de fermeture le plus puissant 125 entre en action et ferme la vanne à levée. Simultanément, le trajet d'écoulement auxiliaire peut être fermé, car l'orifice 131 est fermé par un couvercle 137 sur l'insert 127.
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"LIFTING VALVE"
The present invention relates to a lift valve with seat integral with a closure element, the seat and the element being placed between two connection chambers.
Lifting valves of this type are known in many versions, for example from DE 36 15 229 A 1. In these valves, the annular valve seat surrounds a cross section in an annular channel, which is completely covered by a closure element. annular. This conditions a predetermined flow characteristic. These valves are suitable for all types of fluids, especially liquids.
The invention is based on the aim of providing a lift valve of the type described in the introduction, in which even a low lift allows a large flow.
According to the invention, this objective is achieved in that a first and a second seat are formed on the two sides of a narrow channel cross section connected to one of the communication chambers, respectively. the closure element acts integrally with the two valve seats, and that the two zones located close to the side of the two valve seats opposite the narrow channel cross section are connected to the other connection chamber.
The desired large flow even for low lift is achieved because the fluid can flow on both the first and second valve seats, which means that two areas are available for flow. This also means that for a certain lift, the
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pressure drop at the lift valve is relatively low. Thus, only the section of the closure element corresponding to the narrow channel cross section being exposed to this differential pressure, relatively moderate forces are sufficient to cause a lifting movement.
The expression "narrow channel cross section" is to be understood as designating a surface, with which the length of the two valve seats is a multiple of the distance between these two valve seats. A length-distance relationship of at least 5, preferably from 10 to 80 and in particular from 30 to 60, is preferable. Preferably, the distance is constant over the entire length of the valve seat, but it can vary within the limits of the length-distance relationship mentioned above.
It is particularly preferable that the narrow channel cross section is annular, so as to produce an annular interior and exterior valve seat. The other external dimensions being equal, this amounts to doubling the flow area.
It is further recommended that the narrow channel cross section be formed by a groove. It is also possible, instead of a groove, to use a slot.
In a particularly simple embodiment, the closure element carries a joint common to the two valve seats.
It is particularly advantageous for the first and / or the second valve seat to be integral with a lip seal. These lip seals are more shock resistant than another seal. They therefore provide a high seal with less force, but also open to smaller pressure differences.
With regard to annular valve seats, it is recommended that the closure element has an annular seal, having a seal lip projecting radially outward, and
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a seal lip projecting radially inwards, which lips being respectively integral with the exterior and interior valve seats.
Preferably, the front ends of the two valve seats are rounded. This reduces flow noise.
It is also advantageous that the two valve seats are stepped, so that under a low load in the closing direction, the lips carry on the first stage, and under a higher load, the seal in the fixing area of the lip is on the second floor. When the load increases, the lips pass from the first to the second stage, and it follows that the force which acts on the lip seals is limited in the upward direction.
In a preferred embodiment, the heights of the two valve seats are offset so that, during the closing movement, one valve seat closes first, and the other valve seat then closes. A characteristic of a curved valve is thus obtained, according to which an increase in the lift causes an increase in the flow rate, first slowly, then faster.
The use of the lift valve is particularly recommended on a leak detector, the closing element being loaded by a first closing spring opposite to the direction of flow, a measuring device being provided for measuring the flow rate. The lift valve opens depending on the amount of flow. For a relatively low pressure drop, a very large area of the flow can be detected.
A preferred embodiment provides that the closing element can be loaded by a second closing spring, which is held in the inactive position by a counter-flange, and this counter-flange can be moved, by means of an adjustment device, in a position which releases the second closing spring. The
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second closing spring ensures safe closing of the lift valve. When the pressure to be counteracted acts only on an annular surface of the closing element, a second closing spring with limited force is sufficient, so that the displacement of the counter flange is also possible by a relatively low force.
In the case of use on a leak detector, it is also advantageous for the closure element to carry a measuring rotor installed in an auxiliary flow path bypassing the annular groove, a speed measuring device for measuring of flow being associated with this rotor. Since the lift valve allows large flow rates for low lift, the measuring rotor allows precise results to be obtained with small flow rates as well.
In a preferred embodiment, a pulse measurement device which scans marks on the measurement rotor detects the speed by evaluation of the pulse frequency, and the lift by evaluation of the pulse-pause relationship. The speed measurement and the lift measurement can therefore be carried out in a very simple manner.
The invention is described below on the basis of preferred embodiments with references to the sketches, showing:
Fig. 1 is a longitudinal section view of a lift valve according to the invention.
Fig. 2 is a view in longitudinal section of a leak detector according to the invention.
Fig. 3 is an enlarged view of zone A of the valve seat of FIG. 2.
The lift valve of FIG. 1 has a valve body 1, having a connection chamber 2 on the inlet side and a connection chamber 3 on the outlet side. An insert 4 is mounted between said chambers, and carries at the end of an annular groove 5 connected to the connection chamber 2 on the inlet side a valve seat
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exterior 6 and an interior valve seat 7. The open end of the annular groove 5 forms a narrow channel cross section F, the relationship between the length of the exterior valve seat 7 and the distance to the interior valve seat 7 being d 'about 35. A closing element 8, which is loaded by a return spring 9 acting in the opening direction, is guided in another insert 10, the rotation of which makes it possible to adjust the value kv.
The closing element 8 can be moved in the axial direction by an adjusting element (not illustrated) by means of a pin 11, routed outwards via a cable gland. The regulating element is for example a thermostat which closes the valve when the outside temperature increases.
The closure element 8 carries an annular seal 13, on which are formed an outer lip seal 14 projecting radially outward and integral with the outer valve seat 6, and an inner lip seal 15 projecting radially inward. and integral with the interior valve seat 7. The two valve seats 6 and 7 have rounded end faces. In addition, zone 16 outside the valve seat
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outside 6 and, via the penetration channels 16, the area 17 inside the interior valve seat are connected to the connection chamber 3 on the outlet side.
As indicated by the arrows 19, the flow of fluid on the annular groove 5 divides when the valve is open. A part flows through the opening formed between the external valve seat 6 and the corresponding lip seal 14, directly in the zone 16, and therefore in the connection chamber 3 on the inlet side. The other part flows via the opening between the interior valve seat and the corresponding lip seal 15 via the zone 17 and the openings 18, in the connection chamber 3 on the outlet side. Even small levees are sufficient to allow the passage of large flows. The inlet pressure acts only in the area of the annular groove 5, that is
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i.e. the area of the channel cross section F, on the closure element 8.
The forces required by the adjuster for the movement of the closure member are reduced accordingly.
As usual, the annular seal 13 is made of rubber or impact-resistant plastic. The lip seals 14 and 15 formed are therefore flexible and flexible; they provide a tight seal under reduced force, and adapt well to valve seats 6 and 7.
The corresponding parts of the leak detector according to Figs. 2 and 3 are assigned reference numbers increased by 100.
First, it is established that the length-distance ratio of the cross section of channel F is approximately 45. A low lift therefore allows a substantial flow.
As shown in Fig. 3, the interior valve seat 107 is offset in height with respect to the exterior valve seat 106, so
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that a closing movement engages first the valve seat 107 with the lip seal 115, then the valve seat 106 with the lip seal 114. This results in a characteristic of a curved valve, because at the beginning from the lifting movement, only one flow zone is available, namely the zone between the valve seat 106 and the lip seal 114, while the second zone, between the valve seat 107 and the lip seal 115, opens later.
The exterior valve seat 106 and the interior valve seat 107 are made in two stages. The first stage 120,121 is formed by an annular elevation, and the second stage 122,123 is formed by the outer rim of the annular groove 105. The lip seals 114,115 are integral with the first stage 120,121, and the zone for fixing the lip seal on the joint 113 is integral with the second stage 122,123.
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In normal operation, the closing element 108 is loaded by a relatively weak closing spring 124. The closure element 108 therefore operates a lift as a function of the flow rate. Consequently, the lift valve acts as a flow meter when it is associated with a lift measurement device, as described below.
A more powerful closing spring 125 is normally isolated from any engagement with the closing element 108 via a counter-flange 126. The counter-flange is carried by an insert 127, adjustable via a pin 129 by means of a device setting. The adjustment device can for example be an electric motor, but can also be controlled manually. When the pin 129 and the insert 127 move upwards, thus activating the closing spring 125, the lift valve closes under the action of the two closing springs 124 and 125, which causes the isolation of the two stages 120,121 and 122,123. In this case, the lift valve acts as a blocking device.
A measuring rotor is provided in the closure element 108, which rotor is supplied with fluid from the connection chamber 102 on the inlet side via an orifice 131, the fluid flowing in the connection chamber 103 on the outlet side. via a channel 132. The orifice 131, the measuring rotor 130 and the channel 132 form an auxiliary flow path, which bypasses the annular groove 105 and therefore also the lift valve. The measuring rotor 130 can record low flow rates, the speed of the measuring rotor 130 being determined.
An electro-optical measuring device 133, via which a light beam is interrupted by blades-shaped marks 134 on the measuring rotor 130, produces a sequence of pulses which is sent to an evaluation circuit 136 via the input 135. The pulse frequency is a measure of the speed of the measuring rotor. The pulse-pause relationship is a measure of the lifting of the closure element and
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therefore of the measuring rotor 130, because for a constant blade thickness, the distance between neighboring blades varies with the lift. The pulse measurement device 136 therefore forms, with the evaluation circuit 136, a lift measurement device and a speed measurement device.
This leads to the following operating mode of the leak detector. Small flow rates are determined by the rotation of the measuring rotor 130 when the lift valve is closed. Higher flow rates are determined by the lifting of the closure element 108 and added to the flow rate at the measurement rotor 130. When the evaluation circuit, on the basis of different criteria, establishes the existence of a leak, that it is a minor or significant leak, the adjustment device 128 is activated so that the most powerful closing spring 125 comes into action and closes the lift valve. Simultaneously, the auxiliary flow path can be closed, because the orifice 131 is closed by a cover 137 on the insert 127.