DE1750912A1 - Ventil - Google Patents

Description

DR. ILSE RUCH PATENTANWALT 1 7CfIQI

iS^A::¹ STK. 51 TEL. 26 32 51

648 436 /

Jamesbury Corporation. .Worcester. Mass., USA

Ventil

Die Erfindung betrifft ein Ventil stm Regeln der Strömung von fließfähigen Medien durch geschlossene Leitungen, wie beispielsweise Rohre, und insbesondere Ventile, die sich schnell öffnen und schließen lassen und die in geöffneter Stellung deα Durchfluß des fließfähigen Mediums praktisch kein Hindernis bieten und die durch den Druck des fließfähigen Mediums in geschlossener stellung Bum dichten Abschließen gebracht werden.

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Drehbare Ventile bieten den Torteil der schnellen Betätigungsmöglichkeit, sie können im allgemeinen durch eine Vierteldrehung des Ventilgriffe τοη völlig geOffneten zur völlig geschlossenen Zustand und umgekehrt gebracht werden. Außerdem bieten die Kugel- und Stöpselventile, die eine der Hauptuntergruppen der drehbaren Ventile darstellen, im allgemeinen dem fließfähigen Medium in geöffneter Stellung einen praktisch ungehinderten Durchfluß. Biese Ventile müssen jedoch mit beträchtlicher Genauigkeit hergestellt werden, damit sie richtig arbeiten. Sie sind deswegen, besondere für größere Rohre, verhältnismäßig kostspielig.

Weit weniger kostspielig sind andererseits die Flügelventile, die die andere Hauptuntergruppe der drehbaren Ventile bilden; sie sind jedoch so konstruiert, daß das Durchströmen des fließfähigen Mediums im allgemeinen sum Teil behindert wird, wenn das Ventil völlig geöffnet ist.

Aufgabe der Erfindung ist daher ein Ventil, das billiger herzustellen, jedoch schnell su betätigen ist und das in völlig geöffneter Stellung ein ungehindertes Hindurchströmen eines fließfähigen Mediums erlaubt und bei dem insbesondere der Durchtrittsweg des fließfähigen Mediums geöffnet und

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geschloseen wird, indem ein Teil des Ventile um eine Achse gedreht wird, die praktisch tangential sum Durchtritt eweg des fließfähigen Mediums verlauft,wad bei .de* weiter der Druck des fließfähigen Mediums in dem RÖhrensystem, das durch das Ventil bedient wird» bewirkt, daß das Ventil in geschlossener Stellung.dioht schließt und beim öffnen von seinem Site, den es beim Schließen einnimmt, hinwegbewegt wird.

Gegenstand der Erfindung ist ein Ventil, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es aus einem Ventilkörper, deeeea Innenflächen einen völlig geschlossenen Kanal für den Durontritt fließfähiger Medien bilden, einen Ventilsitz, der an der Innenfläche des Kanals um diesen herum verläuft, aus einem Ventilteller» der in der geschlossenen Stellung des Ventile an dem Ventilsitz anliegt und In geöffneter Stellung praktisch parallel au einem Abschnitt der Innenfläche des Ventilkörpers liegt, sowie aus Mitteln sum Bewegen des Tellers zwischen der geschlossenen und ler geöffneten Stellung besteht* Der Ventilsita verläuft voraugsweise ringförmig um eine MittelÖffnung, und der Ventilteller wird gegen den Ventilsitz durch den Brück des in Strömungsrichtung oberhalb des Ventils befindlichen fließfähigen Mediums gepreßt und schließt auf diese Weise die Ringöffnung. Das Ventil wird dadurch g*öffnet, daß man den ventiltoller von

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dem Ventilsitz durch eine Bewegung hinwegbewegt, die praktisch eine Drehung um eine Tangente an dem Ventilteller oder um eine Achse, die praktisch parallel zu solch einer Tangente verläuft, ist. Zum öffnen und Schließen des Ventils kann ein mit dem Ventilteller verbundenes Gestänge vorgesehen sein.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen

Figur 1 ein· Querschnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils in geschlossener Stellung ist,

Figur 2 ein Querschnitt desselben Ventils in offener Stellung ist,

Figur 3 eine Draufsicht auf den Ventilteller des Ventils von Figur 1, das gegen den Ventilsitz gedrückt ist, darstellt,

Figur 4 eine Seitenansicht desselben Ventiltellers ist, wobei das Ventil in der in Figur 2 gezeigten offenen Stellung ist,

Figur 5 eine Draufsicht auf eine alternative Ausführungsform eines Ventilteller β zur Verwendung in dem Ventil von Figur 1

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ist, der in der gleichen Stellung gezeigt ist wie dar in. Figur 3 dargestellte Ventilbeller und

Figur 6 eine Seitenansicht des Ventilteller gemäß Figur 5 in offener stellung ist, wie sie der Stellung des in Figur 4 gezeigten Venti3tellers entspricht.

In einer Ausftihrungeform des erfindungsgemäßen Ventils, wie es sich für eine Installierung in Röhren eignet, durchsieht den Ventilkörper ein zylindrischer atröBrangskanal, und der in den Ventilkörper eingebettete Ventileita ist ein Ring mit einer Mittelöffnung, deren Durchmesser praktisch dem Innendurchmesser des zylindrischen Strömungskanals gleich ist. Der Ventilteller i3t so biegsam, daß er praktiscn die Wölbung des zylindrischen Strömungekanals annimmt, wenn er bei geöffneter Veatllstellung flach an dieser anliegt, andererseits aber bei geschlossener Ventiletellung in ebener Form auf dem Ventilsitz aufliegt.

Im einzelnen zeigt Figur 1, wie der Ventilkörper 10 den Strömungskanal 11 umgrenzt, durch den das fließfähige Medium strömt, dessen Strömung durch das Ventil reguliert werden soll. Zum Verbinden deo Ventllkörpers mit den anderen Teilen der Leitung, in der das Ventil arbeiten soll, können geeignete (nicht gezeigte) Befestigungsmittel, wie Schrauben,

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- 6 - · Flansche oder Schweißverbindungen dienen.

Der in den meisten Fällen zweokmäßlge Strösrungskanal besitzt einen praktieoh zylindrischen Querschnitt. Der nominelle Innendurchmesser des Ventilkörperasei mit D bezeichnet. Ein Teil 12 des VentilkBrpcrs 10 kann vorteilhafterweise einen etwas größeren inneren Durchmesser Da besitzen.

Der Ventilsitz 13 führt um den Strömungskanal 11 herum und angrenzt auf diese V/eise eine öffnung 15, die in geschlossene." Zustand des Ventilshermetisch abgedichtet ist. Der Ventilsitz 13 kann im Ventilkörper 10 so angeordnet sein, daß ι er im Durchflußkanal 11 praktisch keine Verengung hervorruft. Zum Haltern des Ventilsitzes 13 an der gewünschten Stelle innerhalb des Ventilkörpers 10 können (nicht gezeigte), dem ϊachmann bekannte Mittel verwendet werden. Der Ventilsitz 13 kann den Durohflußkanal 11 in einer einzigen Ebene umschreiben. Wenn diese Ebene senkrecht zur Achse des Ströaungskanals 11 3tent, besitzt der Ventilsitz für jede vorgegebene Form des Strömungekanals den kleinstmöglichen Umfang:. Andererseits kann für bestimmte Verwendungszwecke eine Kröpfung in dem umlaufenden Ventilsitz vorgesehen sein, oder die umlaufende BerUhrungs-

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fläche des Ventilsitzes mit dem Ventilteller kann in einer Ebene liegen, die zur senkrecht zur Kanalaohse liegenden Ebene geneigt iat.

In einem Ventil mit einem praktisch zylindrischen Strömung ε· kanal 11 kann der Ventilsite 13 ringförmig ausgebildet sein und praktisch den gleichen Durchmesser S besitzen wie der Ventilkörper 10. Gewünsehtenfalls kann der Ventilsitz eine herausragende umlaufende lippe 14- aufweisen, damit auf diese Weise für den Ventilteller 16 eine bessere Kontaktfläche vorhanden ist.

Der Ventilsitz kann aus Jedem geeigneten, d„h. verhältnismäßig festen und trotzdem nachgebenden Material, wie beispielsweise Polyäthylen, Teflon, Nylon, Polycarbonat o. dgl. oder auch einem verhältnismäßig weichen, jedoch präzise zu verarbeitenden Metall, wie beispielsweise Bronze, bestehen.

Der Ventilteil, der mit dem Ventilsitz 13 in Kontakt tritt und dadurch das Durchstr3»en der öffnung 15 verhindert, wird in der vorliegenden ^Schreibung als Ventilteller bezeichnet, gleichgültig, ob er rund ist oder nicht. Ventilteller 16 hat vorzugsweise eine dem Ventilsitz 13 angepaßte

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Form und ist groß genug, um in Eontakt mit dem Ventilsitz die Öffnung 15 vollständig zu schließen., Der Ventilteller muß hinreichend fest sein, um der Kraft des fließfähigen Mediums, die in geschlossener Stellung auf ihn wirkt, eu widerstehen. Diese Kraft i3t gleich dem Produkt aus dem Druckgefälle dee fließfShigen Mediums über das Ventil und dem Querschnitt des Ventiltellerβ.

Die Ventile der vorliegenden Erfindung werden betätigt, indem man den Ventilteller 16 aus seiner geschlossenen Stellung, wo er gegen den Ventilsitz 13, wie in Figur 1 gezeigt, gedrückt ist, in seine offenen Stellung, d.h. in die Lage bewegt, in der er in Flucht mit der Innenfläche des Ventilkörpers liegt, die den Durchflußkanal umgrenzt, wie in Figur 2 gezeigt. Auf diese Weise bildet der Ventilteller, wenn er eich in seiner offenen Stellung befindet, in dem Durchströmungskanal praktisch keinerlei Hindernis. Sollte er trotzdem einen gewissen, leichten Strömungswiderstand bieten, so wird davon lediglich die Strömung in der Nähe der Peripherie betroffen, wo der Durchsatz bei laminarer Strömung auf einem Minimum liegt.

Der Ventilteller 16 muß in der offenen Ventilstellung ver-

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hältnismäßig flach an den Innenwänden den Ventilkörpers 10 anliegen. In den Fällen, in denen das Gebiet 11 des Ventilkörpers einen von Geraden begrenzten Querschnitt besitzt, kann dies bewirkt werden, selbst wenn der Ventilteller 16 starr ist. Bei denjenigen Ventilen der vorliegenden Erfindung jedoch, bei denen die Innenwände des Ventilkörpers gebogen sind, beispielsweise wenn der Ventilkörper einen zylindrischen Durchtrittsweg umschließt, muß der Teller 16 hinreichend biegsam sein, damit er die gleiche Krümmung annimmt_£ wie sie der Teil der Innenwand des Ventilkörpers besitzt, an dem er in offener Ventilstellung anliegt. Zugleich muß der Ventilteller jedoch hinreichend fest sein, damit er in geschlossener Ventilstellung der Kraft widerstehen kann, die durch den Druck des fließfähigen Mediums auf ihn ausgeübt wird.

In einer AusfUhrungsform des Ventils, bei der der Teil 11 des Ventilkörpers einen praktisch kreisförmigen Innenquerschnitt besitzt, ist der Ventilteller 16 eine Krslssohoibe mit einem Durchmesser, der größer ist als der der öffnung 13 im Ventilsitz 13, und in AusfUhrungsformen, bei denen der Ventilsitz 13 eine herausragende Lippe lh besitzt₃ becitzt dor Ventilteller 16 einen größeren Durchmesser als den den von der herausrngendon Lippe 1Ί beschriebenen Kreises. In jedem Falle muß der Durchmesser dos Ventilteller 16

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sein als der Innendurchmesser D₁ des Teile des Ventilktfrpers, in dem der Ventilteller betätigt wird.

IM dem Ventilteller 16 die erforderliche Kombination von Starrheit und Biegsamkeit zu verleihen» die für ihn erforderlich ist, kann er aus einen steifen und zugleich biegsamen Material» wie beispielsweise einem dünnen Blech aus getempertem Blattfedermetall oder aus eines Polymerisat wie Teflon oder Polyäthylen, bestehen.

Wie aus Figur 3 ersichtlich, kann der Ventilteller 16 mit einer Anzahl Versteifungsteilen 23 versehen sein. Die Zahl und die Länge der Versteifungsteile hängt von den Abmessungen des einzelnen Ventiltellers und der Größe des Drucks des fließfähigen Mediums ab» für den das Ventil ausgelegt ist. Vorteilhafterweise sind diese Verstoifungsglieder jedoch so lang» daß sie bis zu dem Teil des Ventilteller reichen, der mit dem Ventilsitz in Berührung steht» um die von dem Druck des fließfähigen Mediums ausgeübte Kraft unmittelbar auf den Ventilsitz zu übertragen. Wenn die Versteiiungßteile 23 in der in Figur 3 dargestellten Weise angeordnet sind» stören sie außerdem das Biegen dec Ventilteller nioht, wenn sich dieser in der offenen Ventilstellung befindet. Dies geht aus Figur 4 hervor» wo der Ventilteller 16 in gebogener Stellung dargestellt lob, d.h. der Stellung, in der er

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praktisch völlig flach an der Innenfläche dos Ventilkörpers anliegend su denken ist; V/ie su seheu ist, ist das Biegen in der V/eise erfolgt, daß die geradlinige Anordnung der Versteifungsteile 23 erhalten geblieben ist. Das i3t dann der Fall, wenn die Versteifungsglieder praktisch senkrecht su der Drehungsachse für den Ventilteller 16 angeordnet sind.

In einer weiteren Ausftihrungsform, die in Figur 5 dargestellt ist, ist der Ventilteller 16 durch eine Anzahl Versteifungsglieder 24 verstärkt, die praktisch parallel zu der Richtung der Drehungsachse für den Ventilteller 16 angeordnet sind. Eine Seitenansicht der Ausftihrungsform des in Figur 5 dargestellten Ventiltellers, jedoch in gebogenem Zustand, ist in Figur 6 dargestellt» In dieser Stellung wird jedes der Versteifungsglieder 24 gebogen» wenn das Ventil geöffnet ist. Um dies zu erleichtern, besitzt jedes Versteifungsteil 24 eine Anzahl von Abschnitten mit geringwrsm Querschnitt oder Einkerbungen 25» die seine Biegung ermöglichen. V/enn die ibschnitte 25 leicht V-förmig und nicht rechteckig geformt sind, so erlauben die Versteifungsteile bei geschlossener Ventilstellung, daß der Ventilteller eine leichte Ausbauchung stromabwärts erhält, die mit dazu beitragen kann, daß das Ventil den Druck des fließfähigen Mediums etwas leichter aushält als ein Ventil mit ebenem

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Ventilteller.

Der Ventilteller 16 ist mit Betätigungsteilen verseilen, wie beispieleweise einem Drehzapfengelenk 17 und einer Ventilbetätigungsstange 18, die sohwenkbar daran befestigt let. Die Betätigungestange 18 führt durch den Ventilkörper 10 über einen geeigneten Diohtungsstutzen "Θ, wie er dem Fachmann bekannt ist, hindurch^ und der sieh nach außen erstreckende Teil 20 der Ventilbetätigungs3tange 18 läßt sich sum öffnen und Schließen des Ventils betätigen.

Zum öffnen des Ventile *lrd die Betätigungsstange 18 nach, rechte oben bewegt, wie aus Figur 1 ersichtlich. Im Ar-iangsabschnitt dieser Bewegung wird dabei ein Seil des Umfangea des Ventilteller 16 aus der Stellung der dichtschließenden Berührung mit dem Ventilsitz 13 entfernt· Aller Wahrscheinlichkeit nach erfolgt dieses anfängliche Lösen dee Ventilteller β dort, wo der Seiler am wenigsten deforaationsbest3nd£g ist, wie beispielsweise zwischen zwei nebeneinanderliegenden Vereteifungsgliedern 23. Das Lösen dieser Dichtung vermindert die Durokdifferenz über den Ventilquereohnltt und erleichtert das weitere öffnen des Ventils durch weiteres Bewegen der Betätigungsstange 18 nach reohts oben. Wenn das fließfähige Medium an dem Ventilteller 16 an den Stellen des

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anfänglichen Lösens vorbeischießt, trägt sie rait dazu bei, den Ventilteller zu biegen und ihn weiter zu öffnen.

Beim öffi.en des Ventils beschreibt der Ventilteller 16 eine Bewegung, die annähernd eine Drehung um eine !Tangente an dim !Doller oder un eine Achse, die parallel zu einer Taagente an den Teller ist, darstellt. Die Drehungsachse liegt in einer Ebene, die parallel zu der Ebene des Tellers liegt, und zwar etwas stromaufwärts davon und befindet sich bedeutend näher an der Peripherie des Tellers als an seinem Mittelpunkt* Gewünschtenfalls kann an der Innenfläche des Ventilkörpers etwas stromaufwärts von dieser Drehungsachse ein kleines hervorstehendes Teil oder eine Hocke 27 vorgesehen sein, um das Abheben des Ventiltellers auszulösen, v/enn er :.n die offene Stellung gezogen wird, d.i. um die erwähnte Drehbewegung einzuleiten.

In Figur 2 ist das Ventil in weitgeöffneter stellung gezeigt, wobei die Ventübetätigungsstange 18 nach oben in ihre am weitOBten herausgezogene Stellung gezogen ist, wodurch oio den Ventilteller 16 gegen die Innenwand des erweiterten Abnchnittee 12 des Ventilkörpers 10 zieht. In dem Maße, wie die Yeatilbetätigungsstange 18 nach unten und naoh links gedrückt wird, wird der Ventilteller 16 aus oeiner offenen stellung heraus und gegen das Innere des Ventilkörpore

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gedrückt. In gleiches Maße verliert der Ventilteller seine Krümmung, cLt, er nimmt eine ebene Konfiguration an. Da der Ventilteller mit den Ventilbetätigungemitteln 18 an einer Stelle oberhalb seines Schwerpunktes gelenkartig verbunden ist, wird er durch die vereinigte Wirkung von Schwerkraft und Brück des fließfähigen Mediums in eine Ebene senkrecht su der Ach3e des Ventils, d.h. in eine Lage geführt, in der er sich in der richtigen Ausrichtung für das Anlegen an den Ventilsits befindet. Weiteres Drücken sit dem Ventilbetätigungemittel 18 nach unten und links führt «um Anlegen des Ventilteller an ^den Ventilsitz, woraufhin der Druok des fließfähigen Mediums von stromaufwärts mit dazu beiträgt, eine hermetische Dichtung zwischen diesen Elementen aufrechtzuerhalten.

Die Tatsache, daß die erfindungsgemäßen Ventile durch Rotation des Ventiltellers um eine praktisch tangential« Achse geöffnet und geschlossen werden, bringt einen Vorteil mit sich, den diese Ventile gegenüber den Flügelventilen besitzen, bei denen der ventilteller um die Achse seines eigenen Durchmessers rotiert. Denn bei den Ventilen der vorliegenden Erfindung wird der Ventilteller von dem fließfähigen Medium gegen den Ventiloita gedrückt, während bei einem Flügelventil der Druck de3 fließfähigen Mediums auf einen Teil des Ventiltellers durch den Druck des fließ-

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fähigen Mediums auf den restlichen Seil des praktisch um eine zentrale Achse drehbaren Ventiltellers wieder aufgehoben wird»

Wenngleich in der vorliegenden Beschreibung die JQrehung des Ventiltellers um eine. Aohse nfiher ausgeführt ist, müssen die erfindungsgemäßen Ventile natürlich nicht unbedingt ein Gelenk oder eine andere Hobelvorrichtung, die mit dem Ventilteller und bzw» oder dem Ventilkörper verbunden ist, enthalten. Die erwähnte Drehbewegung kann eine freie, ungehinderte Bewegung sein und von einem beliebigen Kittel verursacht werden. Beispielsweise können anstelle von Betätigungsstange 18 und Diohtungsstuteen 19 magnetische Betätigungsmittel verwendet werden, wobei die Notwendigkeit umgangen wird, den Ventilkörper 10 zu durchbohren und dadurch die Möglichkeit von Undichtigkeiten in Kauf nehmen su müssen.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Ventil, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einen Ventilkörper (10), dessen Innenflächen einen vOllig geschlossenen Kanal (11) für den Durchtritt fließfähiger Medien bilden, einen Ventilsits (13), der an der Innenfläche des Kanals (11) um diesen herum verläuft, aus einen Ventilteller (16), der in der geschlossenen Stellung des Ventils an den Ventilsits anliegt und in geöffneter Stellung praktisch parallel su einen Abschnitt der Innenfläche des VentilkOrpers liegt, sowie aus Mitteln (18,20) sun Bewegen dee Tellers «wischen der geschlossenen und der geöffneten stellung besteht.

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   2_β Ventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteller (16) so ausgebildet ist, daß er praktisch flach an der Innenfläche des Ventilkörpers (10) anliegen kann.

   3< Ventil gemäß Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsite (13) um den Kanal (11). herumläuft und praktisch eine einzige Kontaktebene bildet.

   4. Ventil gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene praktisch senkrecht zu der Achse des Ventils verlauft.

   5. Ventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilbetätigungsvorrichtung eine Stange (18,20) umfaßt, die an einem Ende (18) gelenkartig mit dem Ventilteller (16) verbunden ist und sich mit dem anderen linde (20) durch den Ventilkörper (10) hinduroh nach außun erstreckt.

   6. Ventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteller (16) biegsam und aus einer ebenen Konfiguration in eine Konfiguration deformierbar 1st» die einem Teil der Innenfläche des Ventilkörpers (10)

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   angepaßt ist, so daß der Ventilteller praktisch flach an diesem Teil der Innenfläche enliegt.

   7. Ventil gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ventilteller (16) eine Anzahl starrer, länglicher Versteifungsteile (23, 24) befestigt

   8. Ventil gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsteile (23) praktisch parallel zur Strömnngsrichtung durch den Kanal (11) angeordnet-Bind, wenn der Ventilteller (16) eich in offener Stellung befindet.

   9. Ventil gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsteile (24) nloht praktisch· parallel su der Strömungerichtung duroh den Kanal (11) liegen, wenn eich der Ventilteller (16) in offener Stellung befindet, und außerdem eingekerbt sind, um das Biegen des Ventilteller (16) zu ermöglichen, wenn er eich in der offenen Stellung befindet·

   10 „ Ventil gemäß Anspruoh 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Einkerbungen (2$) in den Versteifung^·· teilen (24) la allgemeinen V-förmig elnd.

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   ί Yeniil zum Regeln des Pluseee eineß fließfähigen Mediums Ii einera Rohr gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, «,durch gekennzeichnet, daß es aus ei ίϊ; .5i,i Ve^tilkörper (10), der einen praktisch zylindrischen Buroiif luftkanal (11) umgrenzt,

   einoM rii gförmigen Ventilsitz (13)ι der den Durchflußkanal (1V mr.glbt ui-jd eine Mittelö'f ftmng (15) aufweist, eilten dürnen_? biegsamen, runden Ventilteller (16), dessen Dar·, lime se er größer ist als der Durehmesser der öffnung (15) mm. ö.er hinreichend biegsam ist, um aus einer ebenen Küüfignretion in dia Konfiguration des Teiles der Innenfläche dos Ventilkörpers (10), an der der Ventilteller (16) in offerier Vantilstell-ong anliegt, gebracht su werden, sowie aus Ventiltetätigungsmitteln (18, 20) besteht, um den Ventilteller (1S) von seiner Lage an dem Ventilsitz (13) in die lc jo. in ler er an dem Ventilkörper (10) anliegt, und zurück zu

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