DE1961190A1

DE1961190A1 - Drosselvorrichtung fuer eine Pipeline

Info

Publication number: DE1961190A1
Application number: DE19691961190
Authority: DE
Inventors: Edwards Lynn Dale; John Smith Jun; Leopold Jun Wilbur Richard
Original assignee: Mueller Co
Current assignee: Mueller Co
Priority date: 1968-12-05
Filing date: 1969-12-05
Publication date: 1971-01-14
Also published as: BE742742A; US3543802A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann, 1961190

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN IZW POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 39 21/22

MUELLER CO., Decatur, Illinois, USA

Drosselvorrichtung für eine Pipeline

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drosselvorrichtung für eine Pipeline, die nach dem Prinzip einer sich expandierenden Hülse arbeitet. Die Hülse ist in einen kreisförmigen Ausschnitt in der Pipeline einzusetzen, der sich quer zur Pipeline erstreckt. In diesem Ausschnitt kann die Hülse radial ausgedehnt werden, wodurch der Durchsatz des durch die Pipeline geführten Mediums gedrosselt wird. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere auch Verbesserungen der Verstellmittel zum Ausdehnen und Zusammenziehen der Hülse einer solchen Drosselvorrichtung.

Die bisher bekannten Drosselvorrichtungen, die auf dem Prinzip der sich ausdehnenden Hülse arbeiten, weisen um einen Winkel gegeneinander versetzte Gelenkarme auf, die einerseits mit der Hülse und andererseits mit einem Verschiebeteil verbunden sind, welches koaxial in der Hülse verschiebbar ist. Das in der Hülse koaxial verschiebbare Verschiebeteil ist gewöhnlich in Schraubeingriff mit einer Schraubspindel. Durch Drehen der Schraubspindel wird das Verschiebeteil in der einen oder der anderen Richtung auf der Schraubspindel verschoben. Die Gelenkarme bewirken dann je nach der Verschieberichtung eine Kontraktion oder eine Expansion der Hülse. Bei den bisher bekannten Drosselvorrichtungen bestand jedoch die Gefahr, daß die Gelenkarme über ihren Zenitpunkt hinaus geschwenkt wurden, so daß nach einem

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anfänglichen Ausdehnen der Hülse diese wieder zusammengezogen wurde. Da die bisher bekannten Drosselvorrichtungen mit Hilfe von Drosselmaschinen in die Pipeline eingesetzt und aus dieser wieder entfernt wurden, konnte es möglich sein, daß die Bedienungsperson der Drosselmaschine trotz der Absicht, den Durchsatz des durch die Pipeline geführten Mediums durch Ausdehnen der Hülse zu drosseln, unabsichtlich uen Zeitpunkt verpaßte, wo die Hülse ihre stärkste Ausdehnung erreicht hatte und sich danach wieder zusammenzog. Auf diese Weise wurde statt einer Drosselung der umgekehrte Effekt, nämlich ein wieder steigender Durchsatz des durch die Pipeline geführten Mediums erreicht. Eine nicht exakte Abdichtung des Ausschnittes in der Pipeline kann jedoch gefährliche Polgen für die Bedienungsperson haben, außerdem kann sie einen Verlust an Zeit und eine Erhöhung der Kosten mit sich bringen. Es wurde bereits versucht, das erwähnte Problem dadurch zu lösen, daß man die Gelenk-arme für Drosselvorrichtungen besonderer Größe, die für entsprechende Pipelines besonderer Größe ausgelegt waren, vergrößerte. Diese Maßnahme stellte jedoch keine echte Lösung des Problemes dar, da es Installationsschwierigkeiten gab, wenn die Drosselvorrichtung zufällig vor dem Einsetzen in die Pipeline expandiert war. Außerdem konnten Beschädigungen der Dichtungsfläche der Hülse infolge einer Überdehnung auftreten, die die Bedienungsperson der Drosselmaschine zu verantworten hatte.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drosselvorrichtung zu verbessern, insbesondere sollen die Verstellmittel für die expandierbare zylindrische Hülse einer solchen Drosselvorrichtung derart verbessert werden, daß die Hülse nicht unbeabsichtigt über einen bestimmten Wert hinaus gedehnt werden kann. Auf diese Weise sollen Beschädigungen der Sitzfläche einer solchen Drosselvorrichtung vermieden werden.

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Die Erfindung liegt demnach in einer Drosselvorrichtung für eine Pipeline mit einer zylindrischen, in radialer Richtung ausdehnbaren und zusammenziehbaren Hülse, welche in eine kreisförmige Öffnung in der Pipeline einzuführen ist, die sich quer zur Pipelinelängsrichtung erstreckt, mit Verstellmitteln um Ausdehnen und Zusammenziehen der Hülse, zu denen mindestens ein koaxial zu der Hülse verschiebbares Verschiebeteil gehört mit einer mit dem Verschiebeteil in Schraubeingriff stehenden Schraubspindel und mit Verbindungselementen, welche das Verschiebeteil und die Hülse miteinander verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente mindestens aus einem Paar um einen Winkel gegeneinander versetzten Schwenk-armen besteht, welche gelenkig mit dem Verschiebeteil und der Hülse verbunden sind, wodurch bei einer Verschiebung des Verschiebeteiles in der einen Richtung die Hülse ausgedehnt und bei einer Verschiebung des Verschiebeteiles in der anderen Richtung die Hülse zusammengezogen wird, daß Begrenzungselemente vorgesehen sind, welche die relative Verdrehung zwischen dem Verschiebeteil und der Hülse begrenzen, und daß Anschlagmittel vorgesehen sind, welche mindestens die Schwenkbewegung eines der Schwenkarme auf einen Winkel begrenzen, der in Bezug auf die Längsachse der Drosselvorrichtung nicht größer als 90° ist.

Eine Weiterbildung der vorliegenden Erfindung betrifft verbesserte Verstellmittel, welche gewährleisten, daß der Expansionsdruck über die Längsbereiche der Hülse im wesentlichen gleichförmig ist. Bisher war der Expansionsdruck an einigen besonderen Punkten der Hülse besonders stark.

Die erfindungsgemäße Drosselvorrichtung hat eine längere Lebensdauer, außerdem ist die Gefahr herabgemindert, daß das

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Medium aus den Pipelines an den Stellen austritt, wo die Drosselvorrichtung angesetzt ist. Das ist besonders bei solchen Pipelines sehr wichtig, die unter hohem Druck und/ oder mit einem schnellströmenden Medium arbeiten. Insbesondere ist diese Eigenschaft dann erwünscht, wenn die Pipe-1 OS entzündbare Medien wie beispielsweise Gas u.a. führen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben.

Es zeigen:

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Pig. 1 einen vertikalen Teilschnitt durch eine Ausführt) ngs form der erfindungsgemäßen Drosselvorrichtung, Vr'obei sich die Drosselvorrichtung in Zusammenwirken mit der Pipeline gerade kurz vor der Stellung befindet, in der der Durchsatz des durch die Pipeline strömenden Mediums vollständig gedrosselt wird;

Fig. 2 einen Teilschnitt entlang der Linie 2-2 in Pig. 1;

Pig. 3 ein vergrößerter Teilschnitt durch eine Gelenkverbindung des einen der Gelenkarme der erfindungsgemäßon Drosselvorrichtung; dieser Teilschnitt läßt die Mittel zur Begrenzung der Schwenkbewegung eines solchen Gelenkarmes erkennen;

Pig. 4 eine Darstellung die ähnlich der in Pig. 3 ist und eine weitere Modifikation der Begrenzungsmittel für die Gelenkarme zeigt;

Pig. 5 eine Darstellung ähnlich wie die in Pig. 3, welche eine weitere Modifikation der Begrenzungsmittel für die Gelenkarme zeigt.

In den Piguren 1 und. 2 sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Die erfindungsgemäße Drosselvorrichtung ist mit der Bezugszahl 10 bezeichnet und befindet sich innerhalb einer quer zur Pipeline verlaufenden Öffnung in der Pipeline P. Wenn der Durchsatz des durch die Pipeline strömenden Mediums an einer bestimmten Stelle gedrosselt werden soll, so wird an dieser Stelle ein Drosseleinsatz 12 an die Pipeline angeschweißt oder auf andere geeignete Weise an der Pipeline befestigt. Der Drosseleinsätζ 12 ist mit einem mit Innengewinde versehenen Mundstück 14 versehen, das zur Aufnahme eineβ

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Drosseleinschubes 13 dient, der ein Teil der erv/ähnten Drosselvorrichtung sein kann. Eine geeignete Haschine mit einem Drehantrieb (nicht gezeigt) wird an dem Hundstück 14 befestigt. Nun wird aus der Pipeline P eine kreisförmige Öffnung herausgeschnitten, welche innerhalb des Drosseleinsatzes 12 liegt. Die Drosselvorrichtung wird dann in die Öffnung eingesetzt. Wenn sich die Drosselvorrichtung ausdehnt, tritt sie in Dichtungskontakt mit den Kanten der Öffnung und blockiert auf diese Weise das durch die Pipeline P strömende Hedium.

Die Drosselvorrichtung enthält eine zylindrische Hülse 16, welche mit einem Iiängsschlitz 18 versehen ist. Die Hülse 16 besteht vorzugsweise aus einem federnden Metall wie beispielsweise Blech o. ä. Die Außenfläche der Hülse 16 ist rait einer flexiblen Schicht 20 bedeckt, die aus Gutami oder ähnlichem anpassungsfähigen Matez"ial besteht. Diese Schicht tritt mit den Kanten des ausgeschnittenen Teiles der Pipeline P in Kontakt und bewirkt die gewünschte Abdichtung. Die Außenfläche der Hülse 16 kann außerdem mit einem Paar von sich in Längsrichtung erstreckenden Abriebstreifen 22 versehen sein, die aus Stahl oder ähnlichem Material bestehen. Die längsgeschlitzte Hülse 16 soll an dieser Stelle nicht näher beschrieben werden, da sie Gegenstand der TI« S.-Pat ent schrift 3.405.739 ist.

Innerhalb der Hülse 16 der Drosselvorrichtung 10 ist koaxial eine Schraubspindel 24 angeordnet, deren beide Hälften mit einem entgegengesetzten Gewinde 26 veraehen sind. Auf dem Gewinde sind Muttern 28 und 30 vorgesehen, welche bei Drehung der Schraubspindel 24 in entgegengesetzter Richtung verschoben werden. Die Muttern 28 und 30 sind mit sich im wesentlichen radial eratreokenden und um jeweils den gleichen Winkel versetzten Gelenk-

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a „τι cn 32 und 34 verseilen, welche die gleiche Länge haben. Die Anzahl dez* mit joder Mutter verbundenen Arme hängt von der G_*ößc dor DiOssel vorrichtung 10 ab. Die Kuttern 20 und 30 sind mit υπ einen bestimmten Winkel gegeneinander vorsetzten, sich radial nach innen erstreckenden Lüngaschlitzen 36 nur Aufnahme der linden der Arme 32 und 34 versehen. Durch die Längsschlitse erstrecken sich Gell enkstifi. j 38 um die die Gelc-nkarme 32 und 34 in jeweils einer bestimmten übcne eine beschränkte Bewegung auBfuhren künnou.

Die Innoniläche der Hülse 1G weist eine Vielzahl von sich in Längsrichtung erstreckenden Stäben 40 auf, die an der Hülse 16 angeschweißt oder auf andere geeignete Weise befestigt sind. Die Anzahl der Stäbe 40 ist gleich der Anzahl der Anne, die nit einer Mutter verbunden sind. Die Stäbe 40 3ind gegeneinander um einen Winkel versetzt. Jeder Stab 4C ist an beiden Unden mit einem sich in radialer itichtung ex-streckenden Schlitz 42 versehen. Dieeer Schlitz dient zur Aufnahme der anderen Enden der Arme 32 und 34. Die Pig. 3 zeigt mehr im Detail, wie die Schlitze 42 in den Stäben 40 angeordnet sind. Ilan erkennt,daß die Schlitze 42 derart in die Stäbe 40 eingefräet sind, daß eine Endwand 44 febildet ist. Die Gelenkstifte 46 erstrekken sich in den Stäben 40 quer su den Schlitzen 42 und dienen zur Aufnahme uor anderen Enden der Arne 32 und 34. Die Endwände 44 fü:- die Schlitze 42 liegen so in Bezug auf die Schlitze 42 und die Gelenkstifte 46, daß die Kanten der Arne 32 oJc-r 34 an die Endwände 44 anstoßen, wenn die Arme sich einem vorbestimmten Schwenkpunkt nähern. Hit anderen "Worten ausgedrückt, die Endwände 44 liegen so, daß sie nicht zulassen, daß die Arce um einen Winkel geschwenkt werden, der in Bezug auf die Längsachse der Drosselvorrichtung 10 größer als 90° ist.

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Die Fig. 1 zeigt, daß für jeden der Schlitze 42 in den Stäben 40 eine Endwand vorgesehen ist, gegen die die entsprechenden Arme 32 oder 34 anschlagen können. Es versteht sich jedoch, daß es nur nötig ist, einen der Schlitze 42 mit einer Endwand 44 zu versehen, da die Begrenzung der Schwenkbewegung eines der Arme 32 oder 34 zur Folge hat, daß auch die Schwenkbewegung der übrigen Arme in gleicher V/eise begrenzt ist.

Die·in Fig. 1 gezeigte Drosselvorrichtung arbeitet wie bereits erwähnt - in der Weise, daß die Hülse 16 entweder ausgedehnt oder zusammengezogen wird. Zur Bedienung der Drosselvorrichtung ist eine entsprechende Maschine (nicht gezeigt) erforderlich, welche eine (ebenfalls nicht gezeigte) Drehwelle aufweist, die mit der Gewindespindel 24 zu kuppeln ist. Durch die Drehung der Drehwelle wird die Gewindespindel 24 ebenfalls gedreht. Dabei werden die Muttern 28 und 30 relativ zueinander in entgegengesetzte Richtungen axial zu der Hülse 16 verschoben. Wie man aus Fig. 1 ersehen kann, ist die Drosselvorrichtung 10 in eine kreisförmige Öffnung der Pipeline P eingesetzt. Sie ist aber noch nicht so weit expandiert, daß eine dichtende Berührung mit den Kanten der Öffnung auftritt. Durch eine entsprechende Drehung der Gewinde spindel wird erreicht, daß sich die Muttern 28 und 30 aufeinander zu bewegen. Dadurch werden die Gelenkarme 32 um ihre Gelenkstifte 46 nach unten geschwenkt. Die Gelenkanne 34 werden um ihre Gelenkstifte 46 nach oben geschwenkt. Dadurch wiederum wird die Hülse 16 radial naoh außen auseinandergedrückt. Die Muttern können so lange kontinuierlich gegeneinander bewegt werden, bis die Gelenkarme 32 und/oder 34 gegen die Endwände 44 In den Schlitzen 42 treffen. Dadurch ist die Expansion der HUI«· 16 auf einen Maximalwert begrenzt. Auf diese Weise' ist sichergestellt, daß die Muttern 28 und 30 nicht, welter gegeneinander in «ine Position bewegen können,

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wo die Arme 32 und 34 über den Totpunkt hinweggeschwenkt . sind und ein Zusammenziehen der Hülse 16 bewirken.

Dadurch, daß die länglichen Stäbe 40 die Gelenkhalterungen für die Arme 32 und 34 bilden, wird auf die Hülse in ihrer Längsrichtung gesehen, ein gleichförmiger Druck ausgeübt, wenn diese expandiert werden soll. Dadurch wird außerdem erreicht, daß sich auch die Hülse mit einem im wesentlichen gleichförmigen Druck gegen die Kanten der Öffnung in der Pipeline P presst. Außerdem verleihen die Stäbe 40 der Hülse 16 eine gewisse Festigkeit, ohne daß die Fähigkeit der Hülse 16 sich zu expandieren oder zusammenzuziehen, beeinträchtigt wird.

Nunmehr soll Bezug genommen werden auf die Figuren 4 und 5. Diese Figuren zeigen Modifikationen der Begrenzungsmittel für die Arme 32 und/oder 34. Wie man aus Fig. 4 ersehen kann, ist der Arm 32· gelenkig mit dem Stab 40· durch einen Gelenkstift 46' verbunden, der sich durch den Stab sowie durch einen länglichen radialen Schlitz 42* erstreckt. ITm für den Arm 32· einen Anschlag zu schaffen, ist an dem Stab 40· ein Eisenklötzchen 50 angeschweißt. Das Klötzchen 50 erstreckt sich quer über einen Toil des Schlitzes 42 und begrenzt auf diese V/eise die Schwenkbewegung de3 Armes 32'. Das Klötzchen 50 ist so angeordnet, daß der Arm 32' in Bezug auf die Längsachse der Drosselvorrichtung 10 nicht um einen größeren Winkel als 90° geschwenkt werden kann.

ITunmchr soll Bezug genommen werden auf die Fig. 5. Der Arm 32' ist in der gleichen Weise, wie in Fig. 4 gezeigt, gelenkig in dem Schlitz 42' des Stabes 40' gelagert. Statt jedoch ein Klötzchen 50 an den Stab 40' zu schweißen, ist die Begrenzung hier dadurch erreicht, daß ein Begrenzungsntift 50» in eine Bohrung 52 des Stabes 40· eingeführt

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v/orden ist. Der Begrenzungsstift 50* erstreckt sich quer zu dem Schlitz 42* und befindet sich in einer solchen Position, die nur eine Schwenkbewegung des Armes 32» um einen V/inkel zuläßt, der nicht größer als 90° ist.

Aus den in den Figuren 3 bis 5 dargestellten verschiedenen Kodifikationen, ergibt sich» daß die Expansionsbewegung der Hülse 16 einen bestimmten Maximalwert nicht übersteigen kann. Selbstverständlich können die Begrenzungsmittel auch so angeordnet werden, daß der maximale Schwenkwinkel für die Arme geringer als 90° ist, wenn es für die betreffende Drosselvorrichtung erforderlich ist. Ferner soll noch bemerkt werden, daß die Begrenzungsmittel in den beschriebenen Beispielen zwar dort vorgesehen sind, wo die Gelenkarme mit der Hülse verbunden sind, es ist jedoch selbstverständlich, daß die Schwenkbegrenzungsmittel auch dort vorgesehen werden können, wo die Gelenkarme mit der betreffenden Mutter gelenkig verbunden sind.

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Claims

A H S P Η Ü G H E

Drosselvorrichtung für eine Pipeline mit einer zylindrischen, in radialer Richtung ausdehnbaren und zusauncnziehbaren Hülse, welche in eine kreisförmige Öffnung in der Pipeline einzuführen ist, die sich que--* zur Pipelinelängsrichtung erstreckt, mit Verstellmittel!: um Ausdehnen und Zusammenziehen der Hülse, zu denen mindestens ein koaxial zu der Hülse verschiebbares Verschiebeteil gehört mit einer mit dem Verschiebeteil in Schraubeingriff stehenden Schraubspindel und mit Verbindungselementen, welche das Verschiebeteil und die Hülse miteinander verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselenente mindestens aus einem Paar um einen Winkel gegeneinander versetzten Schwenkarmen (32, 34) besteht, welche gelenkig mit dem Verschiebeteil (28, 30) und de.· Hülse (16) verbunden sind, wodurch bei einer Verschiebung des Verschiebeteiles in der einen Richtung die Hülse (16) ausgedehnt und bei einer Verschiebung dee Verschiebeteiles (28, 30) in dex· anderen Richtung die Hülse (16) zusammengezogen wird, daß Begrenzungselemente (40) vorgesehen sind, welche die relative Verdrehung zwischen dem Verschiebeteil (28, 30) und der Hülse (16) begrenzen, und daß Anschlagmittel (44, 50, 50') vorgesehen sind, welche mindestens die Schwenkbewegung eines der Schwenkanne (32, 34) auf einen Winkel begrenzen, der in Bezug auf die Längsachse der Drosselvorrichtung nicht großer als 90° ist.
2. Drosselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung von mehr als einem Ver-

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schiebeeleraent eines der Verschiebeelemente (28, 30) und die Hülse (16) mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden Schlitz (42, 42¹) versehen sind, in welchem jeweils ein Ende eines der Arne (32, 34) gelenkig gelagert ist, und daß jeder Schlitz (42, 42') so ausgebildet ist, daß er die Schwenkbewegung des in ihm gelagerten Armes (32, 34) nur in einer Ebene zuläßt.
3. Drosselvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagmittel von einem Anschlagstift (50*) gebildet sind, welcher sich quer durch den betreifenden Schlitz (42*) erstreckt, derart, daß er die Schwenkbewegung des in dem Schlitz (42¹) gelagerten Schwenkarmes (32, 34) begrenzt.
4. Drosselvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagmittel von einem Klötzchen (5C) gebildet sind, der an mindestens einem der Verschiebeteile (23, 30) befestigt ist, und daß das Klötzchen (50) so in Bezug auf den Schwenkweg des betreffenden in seiner Bewegung zu begrenzenden ,Schwenkarnes (32, 34) angeordnet ist, daß es für diesen öchwenkarn (32, 34) einen Anschlag bildet.
5. -Drosselvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagmittel von der Stirnwand (44) eines Lagerschlitzes (42) für einen der Schwenkarme (30, 32) gebildet ist, wobei sich die Stirnwand (44) quer zu dem Lagerschlitz (42) erstreckt, so daß die Stirnwand (44) für den Arm (32, 34) bei dessen Schwenkbewegung in dein Lagerschlitz (42) einen An- _# · schlag bildet.

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6. Drossel Vorrichtung nach, einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Hülse (16) an ihrer Außenfläche zuiaindestens teilweise mit einem Dichtungsmaterial (20) "bedeckt ist, daß auf der Schraubspindel (24) zwei Verschiebeteile vorgesehen sind, welche bei Drehung der Schraubspindel entweder gegeneinander oder voneinander weg bewegt werden, daß an der Innenfläche der Hülse (16) eine Vielzahl von um einen Winkel gegeneinander versetzten , sich in Längsrichtung erstreckenden Stäben (40) vorgesehen ist, daß jeder der Stäbe (40) an jedem Ende einen Schlitz (42) aufweist, daß eine erste Gruppe von um einen Winkel gegeneinander versetzten Schwenkarmen (32) gelenkig mit dem einen der Verschiebeteile (28) und mit den Stäben (40) verbunden ist, wobei die Enden der Gelenkarme (32) in den Schlitzen (42) an dem einen Ende der Stäbe (40) sitzen, daß eine zweite Gruppe von um einen Winkel gegeneinander versetzten Schwenkarmen (34) vorgesehen ist, welche gelenkig mit dem anderen Verschiebeteil (30) und den Stäben (40) verbunden sind, wobei die Stäbe (40) mit ihrem einen Ende in den Schlitzen (42) am anderen Ende der Stäbe (40) sitzen, wobei die Bewegung der Verschiebeteile (28, 30) relativ zueinander zu einer radialen Ausdehnung oder zum Zusammenziehen der Hül3e (16) führt, und daß Anschlagmittel (44, 50, 50·) vorgesehen sind, welche so in Bezug auf mindestens einen Schwenkarm (32, 34) angeordnet sind, daß sie die Schwenkbewegung dieses Armee auf einen Winkel in Bezug auf die Längsachse der Drosselvorrichtung begrenzen, der nicht größer als 90° ist.

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