DE1927102A1

DE1927102A1 - Vorrichtung zum Abfuehren von Gasen aus Behaeltern

Info

Publication number: DE1927102A1
Application number: DE19691927102
Authority: DE
Inventors: Walter Sieverin
Original assignee: GPE Controls Inc
Current assignee: GPE Controls Inc
Priority date: 1968-05-29
Filing date: 1969-05-28
Publication date: 1969-12-04
Also published as: US3502361A; ES367144A1; FR2043745B1; GB1222746A; NL6908141A; AT297596B; FR2043745A1

Description

Vorrichtung zum Abführen von Gasen aus Behältern.

Me Erfindung bezieht sich auf Entlüftungsvorrichtungen bzw. Gasabführungsvorrichtungen oder Notauslasse für Lagerbehälter und dergl., und sie betrifft insbesondere eine neuartige Vorrichtung, mittels deren der drehbar gelagerte Dekkel der Vorrichtung in seiner Schließstellung durch magnetische Kräfte festgehalten wird.

In der U.S.A.-Patentanmeldung 625 758 vom 24. März 196? ist eine Ventilvorrichtung beschrieben, bei der die Vorspannkraft eines Dauermagneten dazu dient, den Ventildeckel in seiner Schließstellung zu halten, bis der Unterschied zwischen den auf beiden Seiten des Deckels herrschenden Drücken ausreicht, um die magnetische Vorspannkraft zu überwinden. Wie bei solchen Ventilen üblich, ist der Deckel so gelagert, daß er sich gegenüber dem Ventilsitz längs einer im wesentlichen geraden Bahn bewegen kann; im Gegensatz hierzu ist der Deckel bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung um eine Achse schwenkbar gelagert» Zwar werden die Vorteile der in der genannten TJ.S.A.-Patentanmeldung beschriebenen magnetischen Vorspannvorrichtung unverändert beibehalten, doch sieht die vorliegende Erfindung eine Konstruktion vor, die es ermöglicht, einen drehbar gelagerten Deckel für eine Behälteröffnung auf mag-

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netischem Wege so vorzuspannen, daß weitere Vorteile erzielt 'werden.

Bei dem nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Deckel mit einem Ansatz versehen, der sich außerhalb des Ventilsitzes vom Rand des Deckels aus nach außen erstreckt. Dieser Ansatz ist vorzugsweise diametral gegenüber der Lagerung des Deckels angeordnet, die mit einem Basisteil verbunden ist. Bei dem zu beschreibenden Ausführungsbeispiel ist ein Dauermagnet an dem Basisteil so befestigt, daß seine Polstücke nach oben gerichtet sind und gegenüber dem Ansatz des Deckels liegen. An dem Ansatz ist eine Platte aus einem magnetisch durchlässigen Werkstoff lose befestigt. Diese lose Befestigung wird z.B. mit Hilfe einer" in den Ansatz eingeschraubten Schraube bewirkt, die mit einem reichlichen Spielraum durch eine Öffnung in der Platte auf dem magnetisch durchlässigen Werkstoff ragt. Die Platte wird durch den Kopf der Schraube so festgehalten, daß sie sich innerhalb eines bestimmten Bereichs zwischen dem Kopf der Schraube und dem Ansatz des Deckels bewegen kann. Die Bauteile sind so bemessen und angeordnet, daß dann, wenn sich der Deckel schließt und in Berührung mit dem Sitz kommt, die auf den Magneten übertragene Stoßkraft erheblich kleiner ist als die Kraft, die erforderlich sein würde, um eine Beschädigung des Magneten zu bewirken, denn auf den Magneten wird eine relativ kleine Kraft nur durch die Platte und nicht durch den Deckel übertragen. Gleichzeitig wird jedoch der Deckel dadurch in fester Anlage an dem Sitz gehalten, daß die Platte durch den Magneten in fester Anlage am Kopf der in den Ansatz des Deckels eingebauten Schraube gehalten wird.

Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Ventildeckelkonstruktion,.bei der der Deckel in seiner Schließstellung durch einen Dauermagneten festgehalten wird, und die so ausgebildet ist, daß sie sich mit relativ· geringen Kosten herstellen läßt und im Vergleich zu bekannten Konstruktionen Vorteile bietet. Ferner sieht die Erfindung

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eine Deckelkonstruktion vor, die drehbar gelagert ist, so daß sie Schwenkbewegungen zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung gegenüber einem Basisteil ausführen kann, und die eine Vorrichtung umfaßt, durch die eine Beschädigung der Teile zum Erzeugen einer auf den Deckel wirkenden magnetischen Vorspannkraft durch die beim Schließen des Deckels auftretenden Stoßkräfte vermieden ist.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an Hand schematisqher Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt perspektivisch eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, wobei der Deckel geöffnet ist und bestimmte Teile in axialer Richtung auseinandergezogen dargestellt sind.

Pig. 2 zeigt die Vorrichtung bei geschlossenem Deckel teilweise in einer Seitenansicht und teilweise in einem senkrechten Schnitt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zur Verwendung bei schwenkbar gelagerten Deckelkonstruktionen bestimmt, wie sie bei Sntlüftungs- bzw. Gasabführungsvorrichtungen für Behälter, Notauslässe und dergl. vorgesehen werden. Zwar wird die Erfindung im folgenden bezüglich ihrer Anwendung zur Beseitigung eines Überdrucks in einem Behälter oder einer anderen Umschließung beschrieben, doch sei bemerkt, daß man die zugehörige Lagerung auf bekannte Weise auch so ausbilden und anordnen könnte, daß die Wirkung eines Unterdrucks auf einen Behälter aufgehoben wird. Ferner liegt es auf der Hand, daß man viele bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendete Bauteile bekannter Art im Rahmen der Erfindung abändern könnte.

Die Vorrichtung umfaßt ein ringförmiges Basisteil 10, das dazu bestimmt ist, an einer Behälterkonstruktion oder einer ähnlichen Umschließung in Fluchtung mit einer Öffnung

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in der Behälterwand befestigt zu werden. Das Basisteil 10 umfaßt einen nach oben ragenden Plansch 12, an dessen oberem Rand ein ringförmiger Sitz 14 ausgebildet ist. Ein allgemein kreisrunder Deckel 16 ist auf dem Basüeil 10 mit Hilfe eines Scharnierbolzens 18 auf bekannte Weise so gelagert, daß,er sich gegenüber dem Sitz 14 zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung bewegen kann. Gemäß Fig. 2 kann eine Membran 20 bekannter Art vorgesehen sein, um eine Abdichtung des Deckels gegenüber dem Sitz H zu bewirken und so das Entweichen von Gasen bei der Schließstellung des Dekkels zu verhindern oder auf ein Minimum zu verringern.

Der Deckel 16 trägt einen Ansatz 22, der sich diametral gegenüber der durch den Scharnierbolzen 18 hergestellten Verbindung zwischen dem Deckel 16 und dem Basisteil 10 vom Sand des Deckels aus nach außen erstreckt. An der dem Basis- · teil 10 zugewandten Seite des Ansatzes 22 ist eine Platte mit Hilfe einer durch eine zentrale Öffnung 28 der Platte ragenden und in eine Gewindebohrung des Ansatzes 22 eingeschraubten Schraube 26 befestigt. Die öffnung 28 hat einen Durchmesser, der etwas größer ist als der Durchmesser der Schraube 26, jedocn kleiner als der Durchmesser des Kopfes 30-der Schraube, so daß die Platte 24 zwischen dem Ansatz 22 und dem Kopf 30 der Schraube 26 lose festgehalten ist. Gemäß Fig. 2 ist die Schraube 26 so weit in den Ansatz 22 eingeschraubt, daß sich der gewünschte BewegungsSpielraum für die Platte 24 ergibt. Ein in den Ansatz 22 eingebauter Spannstift 32 ragt mit einem Spielraum durch eine weitere Öffnung 34 der Platte 24. Der Spannstift 32 verhindert, daß sich die Platte 24 gegenüber der Schraube 26 dreht, doch läßt er die erwähnten axialen Bewegungen der Platte längs der Schraube 26 zu. Die Platte 24 ist zu einem noch zu erläuternden Zweck mit zwei weiteren Öffnungen 36 und 38 versehen.

An dem Basisteil 10 ist ein Dauermagnet 40 mit Hilfe einer durch eine zentrale Öffnung des Magneten ragenden, in eine Gewindebohrung des Basisteils eingeschraubten Schraube

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bef-estigt. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel hat der Magnet 40 allgemein eine kreisrunde Form, und er umfaßt segmentförmige Polstücke 44, die sich nach oben in Richtung auf den Ansatz 22 des Deckels erstrecken und der Platte 24 zugewandt sind, wenn der Magnet in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise befestigt ist. Jedes der Polstücke 44 endet in einer Stirnfläche 45, und alle Stirnflächen 45 liegen in einer gemeinsamen Ebene.

Die Anordnung und die Abmessungen der vorstehend beschriebenen Teile sind so gewählt, daß dann, wenn der Deckel 16 gemäß Fig. 2 seine Schließstellung einnimmt, die ebene Unterseite der Platte 24 die Stirnflächen 45 der Polstücke des Magneten 40 berührt und die Platte in fester Anlage am Kopf 30 der Schraube 26 gehalten wird. Somit ist die durch den Magneten 40 erzeugte Vorspannkraft bestrebt, den Deckel 16 in seiner Schließstellung festzuhalten, wobei die Membran mit abdichtender Wirkung an dem Sitz 14 anliegt. Der Druck, der in dem Behälter herrscht, der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgerüstet ist, wirkt innerhalb des Sitzes 14 auf die Unterseite des Deckels 16 entgegen dem auf die Oberseite des Deckels wirkenden Druck der Atmosphäre. Wenn der Druck in dem Behälter den Druck der Atmosphäre um einen Betrag überschreitet, der ausreicht, um die Vorspannkraft des Magneten 40 und das Gewicht des Deckels 16 zu überwinden, wird der Deckel von dem Sitz 14 abgehoben, und hierbei wird die magnetische Verbindung zwischen dem Magneten 40 und der Platte 24 beseitigt. Die magnetische Anziehungskraft zwischen dem Magneten und der Platte nimmt bei zunehmendem Abstand zwischen diesen !eilen natürlich schnell ab. Da die magnetische Vorspannkraft einen erheblichen Teil der G-esamtkraft bildet, die bestrebt ist, den Deckel 16 in seiner Schließstellung zu halten, bewirkt das geringfügige Anheben des Deckels, das zur Beseitigung der magnetischen Verbindung zwischen dem Magneten und der Platte erforderlich ist, daß die Vorspannkraft um einen solchen Betrag verkleinert wird,

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daß sich der Deckel schnell in seine im wesentlichen voll-'ständig geöffnete Stellung bewegen kann.

Wenn der Druck in dem Behälter auf einen solchen Wert zurückgegangen ist, daß das Flächeneinheitsgewicht des Dekkels größer ist als der nach oben wirkende Druck, der je Flächeneinheit auf den Deckel durch das aus dem Behälter entweichende G-as ausgeübt wird, kehrt der Deckel "in seine Schließstellung zurück. Da der Deckel eine erhebliche Masse hat, die sich mit einer relativ hohen Geschwindigkeit um den Scharnierbolzen 18 drehen kann, wenn der Deckel in Richtung auf seine Schließstellung bewegt wird, könnte der Magnet 40 durch die dabei auftretende Stoßkraft erheblich beschädigt werden. Wie schon erwähnt, sind jedoch die Teile der Vorrichtung so bemessen und angeordnet, daß der Deckel 16 bzw. die Membran 20 mit dem Ventilsitz 14 in Berührung kommt und zum Stillstand gebracht wird, bevor irgendeine Stoßkraft durch den Deckel auf den Magneten 40 übertragen werden kann. Zwar kommt die Platte 24 in Berührung mit den Polstücken 44 des Magneten, wenn sich der Deckel 16 schließt, doch, ist die Masse der Platte 24 so klein, daß eine Beschädigung des Magneten ausgeschlossen ist. Der für die Platte 24 zwischen dem Kopf 30 der Schraube 26 und der Unterseite des Ansatzes 22 vorgesehene Bewegungsspielraum gewährleistet _r daß durch den Deckel 16 praktisch keine Stoßkraft auf den Magneten 40 übertragen wird.

Ferner ist eine Vorrichtung vorgesehen, die es ermöglicht, die durch den Magneten 40 auf den Deckel 16 ausgeübte Kraft leicht und schnell einzustellen. DieÖffnungen 36 und 38 der Platte 24 sind gegenüber den segmentförmigen Polstükken 44 des Magneten 40 so angeordnet, daß die Winkelstellung der Platte 24 gegenüber dem Magneten das Ausmaß bestimmt, in dem sich di'ese Öffnungen mit den Stirnflächen 45 von zwei der Polstücke 44 decken. Bei dem hier beschriebenen Ausfüh,-rungsbeispiel verhindert der Stift 32 jede Drehung der Platte 24. Jedoch kann man die Schraube 42 lockern, so daß der Mag-

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net 40 in jede gewünschte Winkelstellung gebracht werden kann, woraufhin man die Schraube 42 wieder festzieht, um den Magneten in der gewählten Stellung festzulegen. Die insgesamt durch den Magneten erzeugte Zugkraft ist eine Funktion des Grades der Magnetisierung des Magneten und der Größe der Berührungsfläche zwischen den Stirnflächen 45 der Polstücke einerseits und der Unterseite der Platte 24 andererseits.

Der Magnet 40 ist so ausgebildet, daß die Stirnflächen 45 seiner Polstücke 44 einen vorbestimmten Gesamtflächeninhalt haben. Dies i^t die größte Fläche, innerhalb deren die Stirnflächen der Polstücke die Platte 24 berühren können, | wenn man annimmt, daß der Durchmesser der Öffnungen 36 und 38 nicht größer ist als der Abstand zwischen benachbarten Polstücken. Wenn man den Magneten 40 in eine solche Winkelrstellung bringt, daß die Öffnungen 36 und 38 in Fluchtung mit zwei Lücken zwischen benachbarten Stirnflächen 45 stehen, übt der Magnet 40 eine maximale Vorspannkraft auf den Deckel 16 aus. Wenn man den Magneten in eine Stellung dreht, bei der sich die Stirnflächen 45 von zwei I-olstü-cken 44 mit den öffnungen 36 und 38 decken, übt der Magnet eine Vorspannkraft aus, die um etwa 25% kleiner ist als die maximale Vorspannkraft. Es sei bemerkt, daß man die Polstücke sowie die Öffnungen in der beweglichen Platte in jeder beliebigen gewünschten Zahl und Form vorsehen kann. Beispielsweise könnte I man die Platte 24 anstelle der kreisrunden Öffnungen 36 und 38 mit „Öffnungen versehen, deren Querschnittsform der Gestalt der Polstücke entspricht.

Der Magnetwerkstoff wird anfänglich in die gewünschte Form gebracht und dann auf bekannte Weise vollständig magnetisiert oder gesättigt. Hierauf wird die Magnetisierung zur Stabilisierung des Magnetismus auf einen Wert verringert, \ der vorzugsweise um 5$ bis 15$ niedriger ist als der Sätti- ^ungswert. In den meisten Anwendungsfällen kann man die Platte 24 durch einen Stanzvorgang herstellen und sie danach entgraten oder polieren. Natürlich besteht die Platte aus einem

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Material mit einer hohen magnetischen Permeabilität, z.B. aus nichtrostendem Stahl.

Bei normalen Anwendungsfällen, z.B. bei Lagerbehältern. für Erdöl, werden Hotauslässe bzw. Gasabführungsvorrichtungen der hier beschriebenen Art gewöhnlich so. vorgespannt bzw. belastet, daß sie sich öffnen, wenn der Druck in.dem Behälter den Druck der Atmosphäre um einen Wert überschreitet, der einem Mehrfachen von etwa 45 nun Wassersäule entspricht. Ein Dauermagnet der hier beschriebenen Art mit sechs Polflächen von gleicher Form und Größe, die durch Abstände getrennt sind, kann leicht so hergestellt werden, daß er auf den Deckel 16 bei einem Außendurchmesser des Magneten von etwa 32 mm eine Zugkraft von etwa 6,8 kg aufbringt. Da der Deckel auf der einen Seite durch den Scharnierbolzen in seiner Lage gehalten wird und der Magnet diametral gegenüber der Lagerung des Deckels angeordnet ist, würde die Druckkraft, die erforderlich wäre, um den Deckel anzuheben, dem Zweifachen der durch den Magneten ausgeübten Zugkraft entsprechen. Somit würde ein eine Zugkraft von etwa 6,8 kg ausübender Magnet die Haltekraft liefern, die erforderlich ist, um den Deckel einer Gasabführungsvorrichtung mit einem Durchmesser von etwa 200 mm bei einem eingestellten Innendruck des Behälters von etwa 400 mm Wassersäule festzuhalten. Diese Belastung des Deckels kann kontinuierlich bis auf etwa 300 mm Wassersäule verringert werden, denn die beschriebene Vorrichtung zum Einstellen der Vorspannkraft ermöglicht es, die auf den Deckel wirkende Zugkraft auf einen beliebigen Wert zwischen etwa 5 und etwa 6,8 kg einzustellen. Natürlich könnte man bei größeren Deckelkonstruktionen oder in Fällen, in denen eine höhere Belastung des Deckels erwünscht ist, auch größere oder in stärkerem Maße magnetisierte Magnete verwenden.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß die Erfindung eine Entlüftungs- oder Gasabführungsvorrichtung vorsieht, die auf eine äußerst einfache und nur geringe Kosten verursachende Weise in Richtung auf ihre Schließstellung

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vorgespannt bzw. belastet werden kann, Die Kosten zum Herstellen und Montieren der Bauteile werden normalerweise ebenso gering sein wie die Kosten einer bekannten Deckelkonstruktion mit Belastungsgewichten oder sogar nooh niedriger, Da die Verwendung der schweren und viel Raum beanspruchenden Bleigewichte vermieden ist, die normalerweise direkt an dem Deckel befestigt werden, ist ersichtlich, daß es die Erfindung ermöglicht, die Kosten für den Versand, die Lagerung und die Wartung der Vorrichtungen auf ein Mindestmaß zu verringern. Außerdem arbeiten die erfindungsgemäßen Vorrichtungen zuverlässiger als die bis jetzt gebräuchlichen Vorrichtungen, da der Deckel bestrebt ist, sich vollständig zu öffnen, sobald der eingestellte Druck in dem Behälter erreicht ist. Die erfindungsgemäße neuartige Lagerung der Teile der Vor rich bung gewährleistet ferner, daß keine. Teile durch Stoßkräfte beschädigt werden.

Patentanepriiche:

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Claims

PA_-TENTANSPRiTOHE

"I .J Auf Druekänderungeri ansprechende Entlüf tungs- bzw» Gasabführung^vorrichtung, gekennzeichnet durch ein ortsfestes Basisteil (10) zum Befestigen an einem mit der Vorrichtung au '/ersehenden Behälter, einen auf dem Basisteil drehbar gelagerten Deekel (16), der gegenüber einem eine Entlüftungsöffnung abgrenzenden Sitz (14) an dem Basisteil av/iüohen einer Öffnung s st ellung und einer Schließstellung bewegbar ist, einen an dem Deckel ausgebildeten Ansatz (22), der sich außerhalb des mit dem Sitz zusammenarbeitenden Teils des Deckels von dem Deckel aus nach außen erstreckt und bei -I3r Schließstellung dea Deckels gegenüber einem Teil des Buüisteils angeordnet ist, einen an dem Ansatz oder dem ihm gegenüber liegenden Teil des Basis teils befestigten Dauermagneten (4-0 j, ein an deia Ansatz oder dem ihm sage.sandten Teil des Basisteila befestigtes-, magnetisch durchlässiges Bauteil (24)₅ .vobei der Dauermagnet und das magnetisch durchlässige Bauteil relativ zueinander so angeordnet und so ausgebildet aind, daß bei der Schließstellung dea Deckels eine vorbösGimmte VorSpannkraft zur Wirkung kommt, die einer Bewegung des Deckels aus seiner Schließstellung heraus einen Widerstand entgegensetzt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Ansatz (22) an dem. Deckel (1.6) auf dessen von der den Deckel mit dem Basisteil (10) verbin denden Lagerung (18) abgewandten Seite angeordnet ist.
3. "Vorrichtung nach Anspruch T, dadurch g e k e η η 3 e i c h η a fc , daß der Dauermagnet (40) oder da3 magnetisch durchlässige Bauteil (24) ortsfest angeordnet ist, während daa beUrö.ffände andere dieser beiden Bauteile so ge-

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lagert ist, daß es sich gegenüber dem Teil der Vorrichtung bewegen kann, auf dem es angeordnet ist, während sich der Deckel (16) zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung bewegt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet j daß der Dauermagnet (40) auf dem Basisteil (tO) ortsfest so angeordnet ist, daß seine Polstüoke (44·) einer Seite des Ansatzes (22) zugewandt sind, und daß das magnetisch durchlässige Bauteil (24) auf der erwähnten Seite des Ansatzes so gelagert ist, daß es die Polstücke bei der Schließstellung des Deckels (16) berührt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4_f dadurch gekennzeichnet , daß das magnetisch durchlässige Bauteil (24). auf der erwähnten Seite des Ansatzes (22) gegenüber diesem bewegbar gelagert ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß das magnetisch durchlässige Bauteil (24) locker auf einem langgestreckten Bauteil (26) angeordnet ist, das fegt in den Ansatz (22) eingebaut ist und durch eine«Öffnung (28) des magnetisch durchlässigen Bauteils ragt» deren Durchmesser größer ist ala der Durchmesser des langgestreckten Bauteils, daß das langgestreckte Bauteil einen Kopf (30) von crb'Jerem Durchmesser besitzt, und daß das magnetisch durchlässige Bauteil so gelagert ist, daß es sich längs Ties langgestreckten Bauteils zwischen der erwähnten Seite des Ansatzes und dem erwähnten Kopf bewegen kann.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η ze i ö h η e t , ' daß die Teile der Vorrichtung so ausgebildet und angeordnet sind, daß bei der Schließstellung des Deckels (16) das magnetisch durchlässige Bauteil (24) in Berührung mit mindestens einem Teil der Polstücke (44) des Dauermagneten (40) und in fester Anlage am Kopf (30) des langgestreckten Bauteils (26) gehalten wird, so daß auf den Ansatz (22) eine Haltekraft aufgebracht wird, durch die der

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Deckel in seiner Schließstellung festgehalten wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet (40) eine zentrale Aussparung aufweist, in die der Kopf (30) des langgestreckten Bauteils (26) hineinragt, wenn sich der Deckel (16) in •seiner Schließstellung befindet, und daß das magnetisch durchlässige Bauteil (24) den Dauermagneten innerhalb von die zentrale Aussparung umgebenden Flächen berührt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß das magnetisch durchlässige Bauteil (24) eine im wesentlichen ebene Platte aus nichtrostendem Stahl ist.

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ORIGINAL INSPECTED

L e e r s e i t e