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Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilplatte mit einem Plattenabschnitt, an dem an einer Vorderseite eine Dichtung aus einem elastomeren Material angebracht ist und der eine Längserstreckung in eine Längsrichtung aufweist, welche größer als eine Breitenerstreckung in eine rechtwinkelig zur Längsrichtung stehende Breitenrichtung ist, und einer an der der Vorderseite gegenüberliegenden Rückseite des Plattenabschnitts angeordneten Verbindungsvorrichtung zur Verbindung der Ventilplatte mit einer Tragvorrichtung eines Vakuumventils.
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Bekannt sind Ventilplatten, welche als Verbindungsvorrichtung zur Verbindung mit einer von einer Ventilstange gebildeten Tragvorrichtung eines Vakuumventils ein Gelenk aufweisen, sodass eine gewisse Verschwenkbarkeit der Ventilplatte um eine rechtwinkelig zur Ventilstange liegende Achse ermöglicht wird. Im geschlossenen Zustand des Vakuumventils kann dadurch eine gleichmäßigere Verpressung der an der Vorderseite der Ventilplatte angeordneten Dichtung erreicht werden, indem Bautoleranzen und elastische Verformungen, insbesondere einer leichten Durchbiegung der Ventilstange im geschlossenen Zustand des Vakuumventils, kompensiert werden können. Gelenkige Verbindungen im Vakuumbereich des Vakuumventils sind aber wegen einer Partikelproduktion bei gegeneinander sich bewegenden Flächen unerwünscht.
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Eine Ventilplatte der eingangs genannten Art geht aus der
US 2011/0108750 A1 hervor. An der Rückseite eines Plattenabschnitts der Ventilplatte, welche an der Vorderseite die Dichtung aus dem elastomeren Material aufweist, ist als Verbindungsvorrichtung ein längserstreckter Verbindungsabschnitt angeordnet, der mit seinen beiden Enden mit dem Plattenabschnitt verbunden ist. Zwischen den beiden Enden ist der Verbindungsabschnitt vom Plattenabschnitt beabstandet und in der Längsmitte des Verbindungsabschnitts befindet sich eine Verbindungsstruktur zur Verbindung des Verbindungsabschnitts mit einem Endabschnitt der Ventilstange, wobei ein Endabschnitt der Ventilstange in eine Vertiefung des Verbindungsabschnitts eingesteckt und darin verschraubt wird. Eine gewisse Verschwenkung der Ventilplatte gegenüber der Ventilstange wird durch eine elastische Deformation des Verbindungsabschnitts in Form einer Verwindung (=Torsion) des Verbindungsabschnitts ermöglicht.
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Aufgabe der Erfindung ist es eine vorteilhafte Ventilplatte der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei welcher eine gleichmäßige Verpressung der elastischen Dichtung im geschlossenen Zustand des Vakuumventils ermöglicht wird. Erfindungsgemäß gelingt dies durch eine Ventilplatte mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Eine Ventilplatte gemäß der Erfindung weist erste und zweite längserstreckte Verbindungsabschnitte auf, von denen der erste Verbindungsabschnitt auf einer Seite der Längsmitte und der zweite Verbindungsabschnitt auf der anderen Seite der Längsmitte des Plattenabschnitts liegt. Mit ihren beiden in die Längsrichtung beabstandeten Enden sind die Verbindungsabschnitte jeweils mit der Rückseite des Plattenabschnitts verbunden. Im Bereich zwischen ihren beiden Enden sind die Verbindungsabschnitte jeweils vom Plattenabschnitt beabstandet, sodass ein jeweiliger Schlitz zwischen dem Plattenabschnitt und dem jeweiligen Verbindungsabschnitt ausgebildet wird. In einem mittleren Bereich ihrer Längserstreckung weisen die Verbindungsabschnitte jeweils eine Verbindungsstruktur zur Verbindung mit einer jeweiligen Ventilstange der Tragvorrichtung des Vakuumventils auf.
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Durch eine Verbiegung der Verbindungsabschnitte im Sinne einer Verwindung (=Torsion) kann sich die Winkellage der Ventilplatte an die exakte Lage der Dichtfläche anpassen. Diese (geringfügige) Verkippung der Ventilplatte erfolgt hierbei um eine rechtwinkelig zu den Ventilstangen stehende Achse. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Verbindungsvorrichtung mit ersten und zweiten Verbindungsabschnitten kann hierbei eine Durchbiegung der Ventilplatte bezogen auf eine parallel zu den Ventilstangen liegende Achse verringert wird. Die Gleichmäßigkeit der Verpressung der in die Längsrichtung der Ventilplatte verlaufenden Längsschenkel der Dichtung über die Länge dieser Längsschenkel kann hierbei verbessert werden. Auch können Unterschiede der Verpressung der in die Breitenrichtung verlaufenden schmalseitigen Schenkel der Dichtung im Vergleich zur Verpressung der Längsschenkel der Dichtung kann hierdurch verringert werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist ein jeweiliger Verbindungsabschnitt erste und zweite plattenförmige Verbindungsarme auf, welche vom jeweiligen Ende des Verbindungsabschnitts bis in einen mittleren Bereich der Längserstreckung des Verbindungsabschnitts verlaufen.
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Vorzugsweise liegen diese plattenförmigen Verbindungsarme hierbei in Ebenen, welche mit der in einer Ebene liegenden Vorderseite des Plattenabschnitts der Ventilplatte jeweils einen Winkel von weniger als 20° einschließen, wobei sich diese Ebenen ausgehend vom jeweiligen Ende des Verbindungsabschnitts zur Längsmitte des Verbindungsabschnitts hin von der Vorderseite des Plattenabschnitts entfernen.
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Die plattenförmigen Verbindungsarme können in einem mittleren Bereich der Längserstreckung des jeweiligen Verbindungsarms über eine Verdickung miteinander verbunden sein, in welcher die Verbindungsstruktur ausgebildet ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verbindungsstruktur im Bereich einer ersten Schmalseite des jeweiligen Verbindungsabschnitts ausgebildet ist und der jeweilige Verbindungsabschnitt in einem an die gegenüberliegende zweite Schmalseite des jeweiligen Verbindungsabschnitts anschließenden Bereich seiner Erstreckung in die Breitenrichtung gegenüber einem an die erste Schmalseite anschließenden Bereich seiner Erstreckung in die Breitenrichtung verstärkt ist, vorzugsweise durch einen in Richtung zum Plattenabschnitt der Ventilplatte abstehenden Verstärkungssteg.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert. In dieser zeigen:
- 1 und 2 Schrägsichten eines Ausführungsbeispiels einer Ventilplatte gemäß der Erfindung aus verschiedenen Blickrichtungen;
- 3 und 4 eine Vorder- und Rückansicht;
- 5 und 6 Seitenansichten auf gegenüberliegende, längs verlaufende Schmalseiten der Ventilplatte;
- 7 und 8 Schnitte entlang der Linien A-A und B-B von 5;
- 9 eine vereinfachte Darstellung eines Vakuumventils mit einer erfindungsgemäßen Ventilplatte gemäß dem in den 1-8 dargestellten Ausführungsbeispiel;
- 10 und 11 Schnitte entlang der Linien C-C und D-D von 9 (im geöffneten Zustand des Vakuumventils);
- 12 einen Schnitt analog 10 in der Mittelstellung;
- 13 einen Schnitt analog 10 im geschlossenen Zustand des Vakuumventils
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Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ventilplatte ist in den 1 bis 8 dargestellt. Die Ventilplatte besitzt einen Plattenabschnitt 1, an dessen Vorderseite, die vorzugsweise zumindest im Wesentlichen eben ausgebildet ist, eine ringförmige Dichtung 2 aus einem elastomeren Material angebracht ist. Beispielsweise kann die Dichtung 2 an den Plattenabschnitt 1 anvulkanisiert sein. Auch ein in einer Nut aufgenommener O-Ring kann vorgesehen sein.
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Der Plattenabschnitt 1 besitzt eine Länge a, welche größer als die Breite b ist, vorzugsweise mehr als doppelt so groß. Der Plattenabschnitt 1 besitzt somit eine Längserstreckung in eine Längsrichtung 3, welche größer als eine Breitenerstreckung in eine rechtwinkelig zur Längsrichtung stehende Breitenrichtung 4 ist, vorzugweise mehr als doppelt so groß.
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Die Dicke des Plattenabschnitts 1 ist wesentlich geringer als die Breite b, vorzugsweise weniger als halb so groß.
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In einer Draufsicht auf die Vorderseite des Plattenabschnitts 1 gesehen, besitzt der Plattenabschnitt im Ausführungsbeispiel eine rechteckige Kontur mit abgerundeten Ecken, wie dies bevorzugt ist.
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Zur Verbindung der Ventilplatte mit einer Ventilstange dient eine Verbindungsvorrichtung, welche erste und zweite längserstreckte Verbindungsabschnitte 5 aufweist. Die Verbindungsabschnitte 5 besitzen also eine größere Erstreckung in die Längsrichtung 3 als in die Breitenrichtung 4. Vorzugsweise ist die Längserstreckung der Verbindungsabschnitte 5 mehr als doppelt so groß wie die Breitenerstreckung.
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Die beiden Verbindungsabschnitte 5 liegen beidseitig der Längsmitte (= Mitte der Erstreckung in die Längsrichtung 3) des Plattenabschnitts 1. Vorzugsweise sind die Verbindungsabschnitte 5 symmetrisch zur Längsmitte des Plattenabschnitts 1 angeordnet und liegen mit ihren Längserstreckungen parallel zueinander, wobei sie parallel zur Längserstreckung des Plattenabschnitts im Bereich der Mitte von dessen Erstreckung in die Breitenrichtung verlaufen.
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Die Verbindungsabschnitte 5 sind jeweils nur an ihren beiden in die Längsrichtung 3 voneinander beabstandeten Enden mit der der Vorderseite gegenüberliegenden Rückseite des Plattenabschnitts 1 verbunden. Im Ausführungsbeispiel ist hierbei an der Rückenseite des Plattenabschnitts 1 eine längserstreckte Aussteifungsrippe 1a ausgebildet, im Bereich von dem der Plattenabschnitt eine größere Dicke aufweist und die in die Längsrichtung 3 verläuft. Die Aussteifungsrippe 1a bildet eine stufenförmige Erhöhung an der Rückseite des Plattenabschnitts 1. Die beiden Enden des Verbindungsabschnitts 5 sind mit dem Plattenabschnitt 1 im Bereich der Aussteifungsrippe 1a verbunden.
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Die Aussteifungsrippe 1a könnte auch entfallen, sodass der Plattenabschnitt auch an der Rückseite zumindest im Wesentlichen eben ausgebildet sein könnte. Der Plattenabschnitt könnte dann, falls erforderlich, eine insgesamt etwas größere Dicke aufweisen.
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Im Bereich zwischen den beiden Enden der Verbindungsabschnitte 5 weisen diese jeweils einen Abstand vom Plattenabschnitt 1 auf, wodurch jeweils ein Schlitz 6 zwischen dem Plattenabschnitt 1 und dem jeweiligen Verbindungsabschnitt 5 ausgebildet wird.
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Im Ausführungsbeispiel sind der Plattenabschnitt 1 und die Verbindungsabschnitte 5 materialeinstückig miteinander ausgebildet und bilden einen metallischen Grundkörper der Ventilplatte. Stattdessen könnte auch eine Ausbildung aus mehreren Teilen und eine stoffschlüssige Verbindung vorgesehen sein. So könnten beispielsweise die Verbindungsabschnitte 5 als eigene Teile ausgebildet sein, welche mit ihren beiden Enden an den Plattenabschnitt 1 angeschweißt sind. Auch eine Verschraubung der beiden Enden des jeweiligen Verbindungsabschnitts 5 mit dem Plattenabschnitt 1 ist denkbar und möglich.
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Im Bereich der Längsmitte des Plattenabschnitts 1 können die beiden Verbindungsabschnitte 5 mit ihren beiden zueinander gerichteten Enden wie dargestellt materialeinstückig miteinander und mit dem Plattenabschnitt 1 ausgebildet sein.
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Die Verbinungsabschnitte 5 besitzen jeweils gegenüberliegende erste und zweite Schmalseiten 5a, 5b (=Randflächen), welche den jeweiligen Verbindungsabschnitt in die Breitenrichtung 4 begrenzen. Insbesondere stehen die Schmalseiten 5a, 5b rechtwinkelig zur Ebene 15 der Vorderseite der Ventilplatte. In einem mittleren Bereich der Längserstreckung der ersten Schmalseite 5a ist im jeweiligen Verbindungsabschnitt 5 eine Verbindungsstruktur 5c ausgebildet. Diese dient zur Verbindung mit dem Endabschnitt einer jeweiligen Ventilstange. Die Verbindungsstruktur 5c ist hierzu in die Breitenrichtung 4 ausgerichtet. Im Ausführungsbeispiel ist die Verbindungsstruktur in Form einer Vertiefung in der ersten Schmalseite 5a des Verbindungsabschnitts 5 ausgebildet. In diese Vertiefung wird die Ventilstange 8 mit ihrem Endabschnitt eingesteckt. In 4 sind Teile der mit dem Verbindungsabschnitt 5 verbundenen Ventilstangen 8 mit gestrichelten Linien angedeutet. Im Boden der Vertiefung befindet sich eine Bohrung 5d, welche sich bis zur zweiten Schmalseite 5b des jeweiligen Verbindungsabschnitts fortsetzt. Durch diese Bohrung kann eine Befestigungsschraube 7 (ebenfalls in 4 mit gestrichelten Linien angedeutet) in ein Gewinde am Ende der jeweiligen Ventilstange eingeschraubt werden. Die mit der Ventilplatte verbundene Ventilstange 8 steht dann bei der ersten Schmalseite 5a vom Verbindungsabschnitt 5 ab, wie dies aus 4 ersichtlich ist.
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Ein jeweiliger Verbindungsabschnitt 5 weist zwei plattenförmig ausgebildete Verbindungsarme 5e, 5f auf, welche vom jeweiligen Ende des Verbindungsabschnitts 5 bis zur Längsmitte des Verbindungsabschnitts verlaufen und dort über eine Verdickung, in welcher die Verbindungsstruktur 7 ausgebildet ist, miteinander verbunden sind, im Ausführungsbeispiel materialeinstückig. Die Dicke der Verbindungsarme 5e, 5f ist somit wesentlich geringer als ihre Länge und ihre Breite.
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Die plattenförmigen Verbindungsarme 5e, 5f liegen im Ausführungsbeispiel in Ebenen 16, 17, welche mit der in einer Ebene 15 liegenden Vorderseite des Plattenabschnitts 1 einen Winkel von weniger als 20° einschließen, wobei sich die Verbindungsarme 5e, 5f ausgehend vom jeweiligen Ende des Verbindungsabschnitts 5 zur Längsmitte des Verbindungsabschnitts hin von der Vorderseite des Plattenabschnitts 1 entfernen (vgl. 5).
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Die Verbindungsabschnitte 5 weisen im Weiteren jeweils einen Verstärkungssteg 5g auf, welcher von den plattenförmigen Verbindungsarmen 5e, 5f in Richtung zum Plattenabschnitt 1 absteht. Der Verstärkungssteg 5g liegt hierbei in einem der zweiten Schmalseite 5b benachbarten Bereich des jeweiligen Verbindungsabschnitts. Im Querschnitt gesehen, vgl. 8 sowie die 9 und 10, steht der Verstärkungssteg 5g rechtwinkelig zu den Verbindungsarmen 5e, 5f. Der Verbindungsabschnitt 5 ist durch den Verstärkungssteg 5g somit in einem an die zweite Schmalseite 5b anschließenden Bereich seiner Erstreckung in die Breitenrichtung gegenüber einem an die erste Schmalseite 5a anschließenden Bereich seiner Erstreckung in die Breitenrichtung verstärkt. Die Verstärkung liegt also im Bereich derjenigen Hälfte der Erstreckung des Verbindungsabschnitts 5 in die Breitenrichtung 4, welche an die zweite Schmalseite 5b anschließt, im Ausführungsbeispiel direkt bei der zweiten Schmalseite 5b.
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Der Verstärkungssteg 5g liegt im Ausführungsbeispiel in einer Ebene, die rechtwinkelig zur Ebene 15 steht, in der die Vorderseite des Plattenabschnitts 1 liegt.
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In modifizierten Ausführungsbeispielen könnte die Verstärkung des Verbindungsabschnitts in einem an die zweite Schmalseite 5b anschließenden Bereich auch in anderer Weise, insbesondere durch eine in diesem Bereich größere Dicke des Verbindungsabschnitts 5 ausgebildet sein. Beispielsweise könnten die Verbindungsarme 5e, 5f in ihre Längsrichtung verlaufende Stufen aufweisen, wodurch die Dicke der Verbindungsarme 5e, 5f in einem an die zweite Schmalseite 5b anschließenden Bereich gegenüber einem an die erste Schmalseite 5a anschließenden Bereich vergrößert ist.
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Eine vereinfachte, teilweise schematisierte Darstellung eines Vakuumventils, welche eine erfindungsgemäße Ventilplatte aufweist, geht aus den 9 bis 13 hervor. Als Tragvorrichtung zum Tragen der Ventilplatte weist das Vakuumventil erste und zweite Ventilstangen 8 auf. Diese sind, wie bereits beschrieben mit der Verbindungsstruktur 5c des jeweiligen Verbindungsabschnitts 5 verbunden, wobei Befestigungsschrauben 7 in Innengewinde an den Enden der Ventilstangen 8 eingeschraubt sind. Die Ventilplatte und an die Ventilplatte anschließende Abschnitte der Ventilstangen 8 befinden sich in einem Innenraum eines Ventilgehäuses 9. Im geöffneten Zustand des Vakuumventils gibt die Ventilplatte eine Ventilöffnung 10 und damit einen Durchgang durch das Ventilgehäuse 9 zwischen der Ventilöffnung 10 und einer gegenüberliegenden Öffnung 11 frei, vgl. 10. Im geschlossenen Zustand des Vakuumventils wird die Ventilöffnung 10 durch die Ventilplatte geschlossen und abgedichtet, vgl. 13.
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Die Ventilstangen 8 sind aus dem Innenraum des Ventilgehäuses 9 in abgedichteter Weise herausgeführt, beispielsweise mittels eines jeweiligen Faltenbalgs 12. Zum Öffnen und Schließen des Vakuumventils werden die Ventilstangen 8 mittels eines außerhalb des Vakuumbereichs liegenden Ventilantriebs bewegt. Hierzu sind in den Figuren schematisch Längsantriebe 13 und Querantriebe 14 dargestellt. Mittels der Längsantriebe 13 werden die Ventilstangen 8 ausgehend vom geöffneten Zustand des Vakuumventils in ihre Längsrichtung verschoben, bis die Ventilplatte der Ventilöffnung 10 gegenüberliegt, aber von dieser noch abgehoben ist, vgl. 12. Ausgehend von dieser Zwischenstellung werden die Ventilstangen 8 und damit auch die Ventilplatte mittels der Querantriebe 14 in eine Richtung rechtwinkelig zu den Längsachsen der Ventilstangen verschoben, wodurch die Dichtung 2 der Ventilplatte an einen die Ventilöffnung 10 an der Innenseite des Ventilgehäuses 9 umgebenden Ventilsitz angedrückt wird. Der Ventilsitz wird von einer Dichtfläche gebildet.
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Ein eine erfindungsgemäße Ventilplatte aufweisendes Vakuumventil könnte auch in modifizierter Form ausgebildet sein. Beispielsweise könnte, um das Vakuumventil ausgehend von der Zwischenstellung zu schließen, auch eine Verschwenkung der Ventilstangen 8 um rechtwinkelig zu den Längsachsen der Ventilstangen liegende Schwenkachse vorgesehen sein.
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Es könnte auch ein gemeinsamer Längsantrieb 13 und/oder ein gemeinsamer Querantrieb 14 für die Ventilstangen vorhanden sein.
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Die Verbindungsstruktur und das mit ihr zusammenwirkende Ende der jeweiligen Ventilstange könnten auch eine modifizierte Ausbildung aufweisen.
Beim Andrücken der Ventilplatte an den Ventilsitz kommt es zu einer gewissen Durchbiegung der Ventilstangen 8. Die Winkelstellung der Ventilplatte gegenüber dem Ventilsitz kann sich hierbei durch eine Verbiegung der Verbindungsabschnitte 5 anpassen. Bei dieser Verbiegung der Verbindungsabschnitte 5 handelt es sich insbesondere um eine Verwindung (= Torsion) der Verbindungsabschnitte. Durch die Verstärkung des jeweiligen Verbindungsabschnitts 5 in einem an die zweite Schmalseite 5b anschließenden Bereich der Erstreckung des Verbindungsabschnitts in die Breitenrichtung 4 kann hierbei erreicht werden, dass die Verpressung des Längsschenkels der Dichtung 2, welcher sich auf der vom Ventilantrieb abgelegenen Seite der Ventilplatte befindet, gegenüber einer Ausbildung der Verbindungsabschnitte ohne eine solche Verstärkung erhöht wird. Es kann dadurch die Verpressung dieses vom Ventilantrieb abgelegenen Längsschenkels der Dichtung 2 an den näher beim Ventilantrieb gelegenen Längsschenkel der Dichtung 2 angepasst werden.
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Die Verstärkung der Verbindungsabschnitte 5 der Ventilplatte liegt somit in der vom Ventilantrieb abgelegenen Hälfte der Erstreckung der Verbindungsabschnitte 5 in die Breitenrichtung 4.
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Eine gleichmäßige Verpressung der Längsschenkel der Dichtung 2 sowie eine zumindest im Wesentlichen hierzu gleich starke Verpressung der beiden schmalseitigen Schenkel der Dichtung 2 wird durch die Ausbildung der Ventilplatte mit den zwei jeweils an ihren beiden Enden mit dem Plattenabschnitt verbundenen Verbindungsabschnitten und dem Zusammenwirken der beiden Verbindungsabschnitte mit den beiden Ventilstangen erreicht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Plattenabschnitt
- 1a
- Aussteifungsrippe
- 2
- Dichtung
- 3
- Längsrichtung
- 4
- Breitenrichtung
- 5
- Verbindungsabschnitt
- 5a
- erste Schmalseite
- 5b
- zweite Schmalseite
- 5c
- Verbindungsstruktur
- 5d
- Bohrung
- 5e
- Verbindungsarm
- 5f
- Verbindungsarm
- 5g
- Verstärkungssteg
- 6
- Schlitz
- 7
- Befestigungsschraube
- 8
- Ventilstange
- 9
- Ventilgehäuse
- 10
- Ventilöffnung
- 11
- Öffnung
- 12
- Faltenbalg
- 13
- Längsantrieb
- 14
- Querantrieb
- 15
- Ebene
- 16
- Ebene
- 17
- Ebene
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2011/0108750 A1 [0003]
