DE1951183A1

DE1951183A1 - Mehrwege-Absperrhahn

Info

Publication number: DE1951183A1
Application number: DE19691951183
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung. M Antrag
Original assignee: Quickfit and Quartz Ltd
Current assignee: Quickfit and Quartz Ltd
Priority date: 1968-10-16
Filing date: 1969-10-07
Publication date: 1970-10-08
Also published as: BE740383A; FR2020816A1; DE1951183B2; US3605812A; GB1240016A; NL6915439A

Description

QUICKFIT & QUARTZ LIMITED, Tilling Drive, Walton Stone,

Staffordshire, England

Mehrwege-Absperrhahn

Die Erfindung betrifft Absperrhähne oder dgl.,wie Ventile oder Hähne, insbesondere für das Anwenden in Flüssigkeit3** rohrleitungen, wo Flüssigkeitswege von einem Einlaß oder Einlassen zu einem oder mehreren Auslässen ausgebildet odör unterbrochen werden, wie z.B. Fließwege für korrodierende Flüssigkeiten, wobei die mit den Flüssigkeiten in Berührung kommenden Hahnteile gegenüber diesen Flüssigkeiten inert sind.

Bei bekannten Hähnen und dgl., insbesondere denjenigen, die in Fließwegen für korrodierende Flüssigkeiten angewandt werden, besteht eine Hauptschwierigkeit darin, eine zufriedenstillend wirksame Dichtung zu erzielen, so daß die korrodierende Flüssigkeit nicht aus dem Hahn austritt oder durch den Hahn von der Einlaßseite zu der Auslaßseite desselben leckt, sobald der Hahn in der vollständig verschlossenen Lage vorliegt,

Bisher haben derartige Hähne mit einem hohlen Körper mit Einlaß- und Auslaßteilen und einem beweglichen Element, das einen Fließweg durch den Hahn ausbildet oder den Fließweg verschließt, Dichtungsbuchsen zwischen dem Körper und beweglichen Element aufgewiesen, und um ein Lecken der Flüssigkeit von der Einlaßseite zu der Auslaßseite zu verhindern, wenn der Hahn in der verschlossenen Lage vorliegt, ist es erforderlich gewesen, Präzisions-hergestellte Teile anzuwenden, die zu einer ausreichenden Abdichtung zwischen den beweglichen Teilen und dem Körper führen, so daß derartige Hähne kost-

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spielig in der Herstellung und der WArtung in einem aufriedeiir. stellenden Arbeitszustand über eine längere Nutzdauer waren.

Die wesentliche der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen Absprrhahn oder dgl. zu schaffen, bei dem die geschilderten Nachteile hintenangehalten oder ausgeschlossen werden, und der billig in der Herstellung ist und weiterhin eine zufriedenstellende Lebensdauer besitzt.

Der erfindungsgemäße Hahn oder dgl. weist einen Hahnkörper mit hindurchgehender zylinderfSrmiger Bohrung auf, wobei im Abstandsverhältnis vorliegende Ein- und Auslaßöifnungen sich durch die Zylinderwand für eine Verbindung mit Außenleitungen erstrecken, eine Verschlußanordnung beweglich in der Bohrung angeordnet ist, sowie ein Steuerelement in Arbeitsverbindung mit der beweglichen Verschlußanordnung vorliegt, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußanordnung eine hohle Auskleidung aus selbst schmierendem Material in der Bohrung in Gleitbe»ährung mit der zylinderförmigen Oberfläche der Bohrung angoerdnet aufweist und mit dieser Oberfläche Kanäle bildet, die in der Fließlage einen Pließweg zwischen den öffnungen bilden, eine Einspannvorrichtung veränderlicher Länge eich durch und im Absfcandsverhältnis zu der Auskleidung erstreckt, eine Betätigungsanordnung vorliegt, durch die die Länge der Einspannvorrichtung verändert werden kann, sowie der Raum zwischen der Auskleidung und der Einspannvorrichtung mit einem deformierbaren elastomeren Material gefüllt ist, das durch die Betätigungsanordnung unter Verändern des Drucks zwischen der äußeren Oberfläche der Auskleidung und der Wand der zylinderförmigen Bohrung zusammengedrückt werden kann, wodurch sich in allen Lagen der beweglichen Anordnung eine flüssigkeitsdichte Abdichtung ergibt.

Vorzugsweise ist die Auskleidung aus Polytetrafluräthylen gefertigt, daseinen niedrigen Reibungskoeffizienten bei dem Gleiten über eine andere Oberfläche eines Materials, wie Glas oder Metall zeigt und gegenüber einer Vielzahl an korrodierenden Flüssigkeiten, wie Säuren oder ätzenden Sub-

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- 3 stanzen inert ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist die Auskleidung an der Außenseite Ausnehmungen in längsseitiger und/oder Umfangsriehtung und/oder geneigt dergestalt auf, daß in der Fließlage die Ausnehmung oder Ausnehmungen zu einem oder mehreren Fließwegen zwischen den Einlaß- und Auslaßöffnungen führen.

Die Betätigungsanordnung weist vorzugsweise an einem oder beiden Enden der Einspannvorrichtung ein Element auf, das teleskopartig längs der Vorrichtung mit Anordnungen zwecks Halten desselben in der eingestellten Lage geführt werden kann und kann eine Stopfbuchse aufweisen, die mit dem oder den Enden des Elastomeren in Eingriff kommt. Die Stopfbuchsen oder eine derselben können ein derartig geformtes Teil aufweisen, das ein Eintritt in das benachbarte Ende oder Enden der Auskleidung und Anstoßen an das Elastomere im Inneren der Auskleidung erfolgt. ·

Die Erfindung wird im folgenden biespielsweise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert:

Fig. 1 ist ein senkrechter Querschnitt durch einen Hahn. Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Verschlußanordnung in dem in der Fig. 1 gezeigten Hahn.

Fig. 5 ist ein der Fig. 1 ähnlicher senkrechter Querschnitt und zeigt eine abgewandelte AusfUhrungsform.

In den Zeichnungen werden gleiche Bezugszeichen für das Kennzeichnen der gleichen oder ähnlicher Teile angewandt.

Unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 weist der Hahn einen Körper 1, hier in röhrenförmiger Bauart gezeigt, auf, jedoch ist das wesentliche Teil die zylinderförmige Bohrung, die vorzugsweise präszionsgebildet und/oder poliert ist, um so eine zufriedenstellende Abdichtung mit dem weiter unten be-, schriebenen Versehtußteil sicherzustellen. Das äußere des * Körperteils kann jede gewünschte Umrißform besitzen. Der Körper 1 ist vorzugsweise aus Glas hergestellt, kann jedoch aus Kunststoff gefertigt sein, der gegenüber dem bei der Benutzung hiermit in Berührung kommenden Flüssigkeiten inert ist, oder

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derselbe kann aus Metall gefertigt sein, wo das Metall bei der Benutzung nicht angegriffen wird.,

Der Körper 1 weist eine Einlaßöffnung 2, die mit einem Zuführungsrohr verbunden werden kann und sich mittig bezüglich des Körpers 1 befindet, sowie zwei Auslaßöffnungen in Verbindung mit Verzweigungsrohren oder eine Mehrzahl derartiger Auslaßöffnungen oder lediglich eine Auslaßöffnung auf, und die weiter unten beschriebene Betätigungsanordnung ist in geeigneter Weise so ausgeführt, daß dieselbe auf die Anzahl der in Anwendung kommenden Einlaß- und Auslaßöffnungen angepaßt ist. Die Lage der Einlaß- und Auslaßöffnungen braucht in der Zeichnung nicht wiedergegeben zu werden, kann jedoch an jeder geeigneten Stelle über die Länge des Köeprs 1 und in beliebigem Winkelabstandsverhältnis um denselben herum angeordnet sein.

Im Inneren des Köepers 1 liegt eine Betätigungsanordnung mit einem Teil vor, das sich an dem oberen Ende des Körpers 1, siehe Fig. 1, aus dem Körper heraus erstreckt und daran befestigt einen Knopf ty für die Betätigung der Anordnung aufweist.

Die Anordnung weist eine Auskleidung 5 in Form einer Hülse aus einem praktisch reibungslosen oder selbstschmierenden Material, wie Polytetralluoräthylen auf, das gegenüber den Flüssigkeiten inert ist, die bei der Benutzung durch den Hahn fließen. ' * ' '

Die Auskleidung 5 ist über ihre Länge hohl und durch dieselbe hindurch und im Abstandsverhältnis hierzu, jedoch axial bezüglich derselben, liegt ein Betätigungselement 8 mit einem Kopf 10 am oberen Ende und einem Gewindeschaft an dem unteren Ende vor, auf den ein Kopf 10 mit einem Schaft 10b mit Innengewinde aufgeschraubt ist, so daß vermittels Drehen des Kopfes 10 unter Halten des Elementes 8 im stationären Zustand die wirksame Länge des Elementes 8 für den weiter unten beschriebenen Zweck eingestellt werden kann,

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Der Abstand zwischen dem Element 8 und der Auskleidung 5 ist mit einem Elastomeren gefüllt, das vorzugsweise vermittels Eingißene deselben in flüssiger Form und Erhärtenlassen eingeführt wird, so daß dasselbe innig dasElement 8 umgibt und in inniger Berührung mit der inneren Oberfläche der hohlen Auskleidung 5 vorliegt. Das Elastomere wird in flüssiger Form in den Raum eingeführt vorzugsweise, bevor das Element 8 hierin eingeführt wird, und eine versierte Arbeitskraft kennt die Anzuwendende Elastomerenmenge, so daß bei Beaufschlagen eines axialen Drucks auf das Elastomere in dem Baum, wie weiter unten erläutert, das Elastomere einen radialen Druck im Inneren der Auskleidung ausübt, wodurch der radiale Druck zwischen der Auskleidung odd der Oberfläche der Bohrung in dem (j Körper 1 erhöht wird.

Das Elastomere kann als eine Flüssigkeit oder als ein vorgebildetes Element eingeführt werden, und in dem Fall des Einführens desselben als eine Flüssigkeit kann dasselbe in Form von zwei Reaktionsteilnehmern eingeführt werden, von denen der eine oder beide eine Flüssigkeit darstellen, die unter Ausbilden des Elastomeren in situ reagiert.

Vermittels Anwenden der flüssigen Form des Elastomeren bei dem Aufbau der Betätigungsanordnung wird eine Beschädigung der Auskleidung während des Aufbaues hintenangehalten oder ausgeschaltet und die Schwierigkeiten des Aufbaues des röhrenförmigen Elastomeren unter Füllen des Hohlraums zii- ( sehen der Auskleidung 5 und dem Element 8 werden ausgeschaltet.

Untersuchungen haben gezeigt, daß für diesen Zweck geeignete Elastomere diejenigen sind, die markgängig unter den WArenzeichen "SILCOSET" und "SILASTIC" sind.

An dem oberen Ende des Körpers 1 erstreckt sich das Element 8 mit einem Kopf 10 über die Auskleidung 5, und der Spalt zwischen denselben ist durch eine obere Stopfbuchse 9 mit einem röhrenförmigen Schaft 9b gefüllt, der das Element 8 umgibt, wobei sich der Schaft im Inneren der Auskleidung und in Berührungrait dem oberen Ende des Elastomeren 11

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erstreikt. An dem oberen Ende der Auskleidung 5 ist ein Steuerelement 4, wie ein Knopf angeordnet, der eine Ausnehmung 4a aufweist j in der die Stopfbuchse 9 und der Kopf 10 vorzugsweise angeordnet sind. Vermittels Drehen des Steuerlemenfees 4 kann somit die gesamte Anordnung, bestehend aus der Auskleidung, dem Elastomeren und des Elementes 8 aäseine Einheit gedreht werden.

An dem unteren Ende der Ausbildung 5 umgibt eine ringförmige Stopfbuchse 10a das Ende des Elementes 8, wobei zwischen denselben ein ringförmiger Spalt vorliegt, so daß der Plansch 10b des unteren Kopfes 10 duch die Stopfbuchse hindurchtreten und auf das Gewinde an dem Boden des Elementes 8 aufgeschraubt werden kann.

Es ergibt sich somit, daß vermittels Drehen des Elementes 8 nicht nur die Stopfbuchsen 9 und 10a zusammengedrückt werden, sondern daß ebenfalls das Elastomere im Inneren der Auskleidung zusammengedrückt wird und da das Element 8 aus einem praktisch starren Material besteht, wird der auf dem Elastomeren ruhenden axiale Druck dasselbe radial nach außen ausdehnen. Die in der Fig. 1 gezeigte Auskleidung 5 weist vorzugsweise um ihre Mittelteil einen inneren ringförmigen Vorsprung oder radiale Vorsprünge auf, die die Hauptdicke des Elastomeren an gegenüberliegenden Enden des durch die Plansche oder Vorsprünge getrennten oder unterbrochenen Raums unterteilen. Dort wo es erforderlich ist, Ausnehmungen um die Auskleidung herum auszubilden, können dieselben in den Vorsprüngen ausgebildet sein, und es kann eine Anzahl derartiger Vorsprünge für derartige Ausnehmungen über die Länge der Auskleidung vorgesehen sein.

Wie in der Pig.l gezeigt, erstreckt sich die Stopfbuchse 9 radial über das Ende nicht nur des Elastomeren, und dies ist wesentlich, sondern ebenfalls üer das Ende der Auskleidung, was bevorzugt, jedoch nicht wesentlich ist. Der untere Kopf weist vorzugsweise einen Durchmesser auf, der gleich oder kleiner als derjenige der Stopfbuchse 10a sein kann, derselbe erstreckt sich jedoch nicht nur über das Elastomere sondern ebenfalls über wenigstens einen Teil des Endes der Auskleidung 5. ^: ■■■'■■■ ■; - ^: ■ -".

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Die Auskleidung weist, siehe das Bezugszeichen 6 in der Fig.2, eine Ausnehmung auf, so daß die Einlaßöffnung 2 stets in Verbindung mit der Ausnehmung 6 steht. Längsseitig oder in anderer Weise, wie z.B. spiralförmig erstrecken sich längs der Außenseite der Auskleidung 5 Ausnehmungen 7, die an einem Ende von der Ausnehmung 6 ausgehen, und liegen an dem anderen Ende bei Vorliegen in der entsprechenden Lage gegenüber zu den Auslaßöffnungen 3 vor. In der Fig. 1 sind zwei derartige Ausnehmungen 7 gezeigt, und zwar eine für jede der Öffnungen 3, wenn jedoch zusätzliche Öffnungen vorgesehen sind, werden natürlich auch zusätzliche Ausnehmungen vorgesehen, so daß durch unterschiedliche Einstellungen winkelförmig zu der Be- | tätigungsanordnung bezütlich des Körpers 1 Fließwege von der Einlaßöffnung oder Öffnungen zu einer ausgewählten Auslaßöffnung oder Öffnungen ausgebildet werden können. Einweiteres Drehen der Betätigungsanordnung wird natürlich zu einem Verschließen der Auslaßöffnungen oder einer derselben dadurch führen, daß sich die entsprechenden Ausnehmungen 7 um die zylinderförmige Wand der Bohrung in dem Körper 1 bis zu der Stelle bewegen, wo die Auskleidung 5 die Auslaßöffnung oder Öffnungen abdichtet.

In der Fig.l ist der Hahn mit der Betätigungsanordnung eingestellt für das Eintreten einer Flüssigkeit durch die Einlaßöffnung 2, bewegen, um die Ausnehmung 6 und nach oben längs der oberen Ausnehmung 7 zu der oberen Auslaßöffnung 3 gezeigt.

In dem Teil des Körpers 1 über der oberen Auslaßöffnung 3 und unter der anderen unteren Auslaßöffnung 3 kann die Auskleidung mit einer Anzahl ringförmiger Ausnehmungen oder Ausnehmungen beliebiger Konfiguration um die Auskleidung an deren äußerer Oberfläche herum versehen sein, wodurch die Ausbildung einer Dichtung zwischen dem Körper 1 und den Enden der Auskleidung 5 unterstützt wird, da bei Vorliegen des Elastomeren in dem Raum zwischen der Auskleidung und dem Element 8 dasselbe axial zusammengedrückt wird, das ge-

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schwächte Teil der Auskleidung unter dem Druck des Elastomeren nachgibt und zu einer Verzerrung der Rippen zwischen den Ausnehmungen führt, wodurch die Abdichtung zwischen der Auskleidung und der zylinderförmigen Bohrung des Körpers 1 verbessert wird.

Aufgrund des einheitlichen Drucks über die Länge des Elastomeren *ie er durch Verkürzen der axialen Länge des Elementes 8 bewirkt wird, wird ein Kriechen der Auskleidung durch die Plansche 9 und 10a verhindert und der einheitliche radiale Druck wird um die Bohrung des Körpers 1 beaufschlagt.

Vermittels der oben beschriebenen Bauart wird die aus Polytetrafluoräthylen bestehende Auskleidung gegen eine Beschädigung geschützt bei dem Einführen in die Bohrung des Körpers 1 und W während der Benutzung. Gleichzeitig wird zu jedem Zeitpunkt eine zufriedenstellende Abdichtung zwischen den Oberflächen der Auskleidung bewirkt, die in Berührung mit der inneren zylinderförmigen Oberfläche der Bohrung in dem Körper 1 stehen.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 ist die dort gezeigte Hahnanordnung ähnlich derjenigen nach der Fig. 1, wobei das Verschlußteil ähnlich demjenigen nach der Fig. 2 mit der Ausnahme ist, daß zwei Ausnehmungen 6 und 6a axial im Abstandsverhältnis längs der Auskleidung 5 um dieselbe herum vorgesehen sind. Die axiale Entfernung zwischen der Mittellinie der Einlaßöffnung 2 und jeder der Auslaßöffnungen 3 ist gleich und jede ist gleich der Entfernung zwischen den Mittelpunkten der zwei Ausnehmungen te 6 und 6a. Die Anordnung ist axial durch die Bohrung in dem Körper 1 beweglich, so daß dieselbe in der in der Fig. 3 gezeigten Lage vorliegen kann, wo die Flüssigkeit in die Einlaßöffnung 2 eintritt, um die Ausnehmungen 6 herum und sodann nach oben längs der Ausnehmung 7 und aus der Auslaßöffnung 3 heraustritt. Sobald die Anordnung nach oben gedrückt wird, bis der Flansch 10a in Berührung mit dem Boden des Kofels 1 kommt, tritt die Flüssigkeit in die Öffnung 2 um die Ausnehmung 6a herum, sodann nach unten längs der unteren Ausnehmung 7 und aus der unteren Auslaßöffnung 3 heraus. Man sieht, daß jegliche Veränderungen der Ausnehmungen und Öffnungen vorgesehen werden können zwecks Anpassen an die Anzahl der Zuführungsleitungen und Verzweigungsleitungen, mit denen das Ventil betrieben werden soll.

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Weiterhin ist eine veränderliche Anzahl an Lagen sowohl winkelförmig als auch längsseitig bezüglich der Betätigungsanordnung möglich unter Ausbilden der erforderlichen Fließwege oder zwecks vollständigem Verschließen des FlUssigkeitsflusses aus den Ausnehmungen 6 und 6a. Der Erfindungsgegenstand schließt nicht nur den mit der Betätigungsanordnung angewandten Hahn sondern ebenfalls die Betätigungsanordnung als solche ein.

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Claims

Patentansprüche

y Hahn oder dgl. mit einem Hahnkörper mit hindurchgehender zylinderförmiger Bohrung, wobei im Abstandsverhältnis vorliegende Ein- und Auslaßöffnungen sich durch die Zylinderwand für eine Verbindung mit Außenleitungen erstrecken, eine Verschlußanordnung beweglich in der Bohrung angeordnet ist, sowie ein Steuerelement in Arbeitsverbindung mit der beweglichen Verschlußanordnung vorliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußanordnung eine hohle Auskleidung (5) aus selbst schmierendem Material in der Bohrung in Gleitberührung mit der zyiinderförmigen Oberfläche der Bohrung angeordnet aufweist und mit dieser Oberfläche Kanäle (7) bildet, die in der Fließlage einen Fließweg zwischen den öffnungen ■(2,3) bilden, die-in- eine Einspannvorrichtung (8) veränderlicher Länge sich durch und im Abstandsverhältnis zu der Auskleidung erstreckt, eine Betätigungsanordnung (13) vorliegt, durch die die Länge der Einspannvorrichtung verändert werden kann, sowie der Raum zwischen der Auskleidung und der Einspannvorrichtung mit einem deformierbaren elastomeren Material (11) gefüllt ist, das durch die Betätigungsanbrdnung unter Verändern des Drucks zwischen der äußeren Oberfläche der Auskleidung und der Wand der zyiinderförmigen Bohrung zusammengedrückt werden kann, wodurch sich in allen Lagen der beweglichen Anordnung eine flüssigkeitsdichte Abdichtung ergibt.
2. Hahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung (5) aus Polytetrafluoräthylen und der Körper (1) vorzugsweise aus Glas mit einer polierten Bohrung besteht.
3. Hahn nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung (5) an der Außenseite in längsseitiger und/oder ümfangsrichtung und/oder geneigt Ausnehmungen (7,6) aufweist, so daß in der Fließlage die Ausnehmung oder Ausnehmungen zu einem oder mehreren Fließwegen zwischen den Einlaß- und Auslaßöffnungen (2,3) führen.

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4. Hahn nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsanordnung (13) an einem oder beiden Enden der Einspannvorrichtung 5) ein Element (10) aufweist, das teleskopartig längs der Vorrichtung mit der Anordnung (13) unter Pesthalten derselben in der eingestellen Lage bewegt werden kann, sowie eine Stopfbuchse (9>10a) vorliegt, die in Berührung mit dem oder den Enden des Elastomeren steht.
5. Hahn nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopfbuchsen (9,10a) oder eine derselben ein geformtes Teil (9b) aufweist, das in das oder die benachbarten Enden der Auskleidung (5) eintritt und im Inneren der Auskleidung an das Elastomere (11) anstößt.
6. Hahn nach Ansprüchen 4 oder 5₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Stopfbuchsen (9₉10a) die Enden der Auskleidung (5) überlappen, wodurch eine relative axiale Bewegung zwischen der Auskleidung (5), dem Elastomeren (11) und der Einspannvorrichtung (8) hintenangehalten wird.
7. Hahn nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuerelement (4) vorgesehen ist, das von außerhalb des Hahns betätigt werden kann und in Arbeitsverbindung mit der Auskleidung (5) steht.
8. Hahn nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomere (11) in dem Raum zwischen der Auskleidung (5) und der Einspannvorrichtung (8) im flüssigen Zustand eingeführt und gehärtet ist unter Ausbilden eines federnden Feststoffes.
9. Hahn nach den Ansprüchen 1 bis 7₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung (5) Umfangsausnehmungen oder Rippen um dieselbe herum für eine Abdichtung gegen die Wand der Bohrung in dem Hahnkörper aufweist.

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10. Betätigungsanordnung für die Verwendung in einem Hahn oder dgl. nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe eine hohle Auskleidung (5) aus selbstschmierendem Material, wie z.B. Polytetrafluoräthylen, eine Einspannvorrichtung (8) veränderlicher Länge, die sich durch und im Abstandsverhältnis zu der Auskleidung erstreckt, eine Betätigungsanordnung (H)i die unter Verändern der Länge der Einspannvorrichtung betätigt werden kann, und ein deformierbares elastomeres Material (11) in dem Raum zwischen der Auskleidung und der-Einspannvorrichtung aufweist, das durch die Betätigungsanordnung unter Verändern des radial nach außen durch das Elastomere ausgeübten Drucks zusammengedrückt werden kann.

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