DE2005542A1

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Publication number: DE2005542A1
Application number: DE19702005542
Authority: DE
Priority date: 1969-02-07
Filing date: 1970-02-06
Publication date: 1970-09-03
Also published as: CH519129A; NL7001384A; US3674236A; JPS4816935B1; GB1274122A; BE745653A; FR2031798A5

Description

Dr. F. Zumsteln sen. - Dr. E. Assmann 2005542 Dr. R. Koenigsberger - DIpl.-Phys. R. Holzbauer - Dr. F. Zumsteln jun.

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8 MÖNCHEN 2,

RHONE-POUI.ENC S.A., Par is /Frankreich

Schieber.

Die Erfindung "betrifft einen Schieber für geringe, flüssige oder gasförmige Zluidmengen.

Es isTj bekannt, daß die sehr genaue Regulierung kleinster Fluiddurehsätze oder äie sehr genaue Dosierung bestimmter Pluidmengen außerordentlich schwierige Arbeitsvorgänge sind, die jedoch laufend, z.B. in Analysen-Laboratorien, durchgeführt werden. Zu diesem Zweck verwendet man verschiedene Schiebertypen, aber jeder von ihnen woist bestimmte Nachteile auf.

Die Regelschieber sind bei den geringsten Verunreinigungen leicat verstopl't und schließen selten dicht. Außerdem, gestatten die Regelschieber keine genaue Regelung geringer Durchsätze. Zudem erfordert ihr Aufbau oder ihr Raumbedarf im allgeoieinen lange Anschlußleitungen, die ein beträchtliches inne?e3 Volumen mit sich bringen, wodurch der Einsatz erschwert wird.

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Die Erfindung bezweckt die Ausbildung eines Schiebers, der praktisch keine festen oder flüssigen Verunreinigungen zurück- * eines

hält und der sowohl die genaue Regelung eines Durchsatzes oder Druckes als auch die Stellungen "ganz geöffnet" oder "ganz geschlossen" gestattet. Der erfindungsgemäße Regelschieber soll zugl3ich richer arbeiten, leicht herzustellen und zu unterhalten sein und ohne Schmierung und ohne Stopfbüchse auskommen.

Der erfindungsgemäße Schieber für geringe Mengen enthält folgende Merkmale:

a) ein geradlinig bewegliches Plättchen mit zumindest einer Aussparung,

"b) einen Block mit zumindest einer ebenen Seite, auf der die Öffnungen von zumindest zwei Leitungen angeordnet sind; dabei läßt sich die geometrische Umhüllungsflache derjenigen Abschni tte der Leitungen, die miteinander in Verbindung zu setzen sind, in den Abschnitt der entsprechenden Aussparung des Plättchens einbeschreiben.

c) Einrichtungen, die beständig die mit einer Aussparung versehene Fläche des Plättchens gegen die ebene Fläche des Blockes halten und das Plättchen geradlinig führen und die zumindest eine Feder und einen längs beweglichen Schieber enthalten.

d) Einrichtungen zur Betätigung der Sohiebebewesjung sowie eine. Gegenfeder.

e) Führungseinrichtungen für den Schieber, bestehend aus zwei parallelen, biegsamen und nicht dehnbaren Blättern, die uöiuöx'otfiüb der beiden Begrenaungsseiten des Lauiwogcs des Plättchens entlang Ebenen angeordnet sind, die im wesentlichen zur Bewegungsaohse des Schiebers senkrecht stehen, wobei die Enden der Blätter auf der einen Seite mit dem Block, auf der anderen Seite mit dem Schieber fest verbunden sind.

Im folgenden werden beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung, die sohematische Dar-

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Stellungen ohne bestimmten Maßstab enthält, näher erläutert:

Fig. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Schieber;

Fig. 2 stellt einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1 dar;

Pig. 3 ist ein senkrechter Schnitt eines Dreiwege-Regelschiebers entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Pig. 4 ist ein senior echter Schnitt durch einen Schieber mit pneumatischer Steuerung.

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Schieber ist zusammengesetzt aus einem Block 1, z.B. aus nichtrostendem Stahl, der eine ebene Fläche 2 aufvjeist, auf der sich die Öffnungen der Leitungen 3 und 4 befinden. Diese Leitungen münden am anderen Ende in den seitlichen Flächen des Blockes, wo geeignete Anschlußteile 5 und 6 vorgesehen sind.

Ein Plättchen 7, z.B. aus Polytetrafluoräthylen, ist in bezug auf die Fläche 2 des Blockes verschiebbar angeordnet; die Fläche des Plättchens, die sich mit dem Block in Berührung be- ä findet, ist mit einer Aussparung 8 versehen.

Die geometrische Urahüllungsfläche derjenigen Abschnitte der Leitungen 3 und 4, die auf der Fläche 2 miteinander in Vorbindung zu setzen sind, läßt sich im Querschnitt in die Aussparung 8 einbeschi-eibun.

Dan Plättchan 7 ist in einer Halterung 9 befestigt, die ::.B. aus nichtrostendem Stahl besteht, deren seitliche 17ände abgerundet üind und deren EiiclrEoite mit einer Aussparung 10 versahon int.

Halterung vernebiebt Dich mit leichter Reibung ir.i .linieren aylindr:) i'c.W-ü oaokloeben 11 in dom Sohjobco' 12. Ein ο .Feder 13, die im Im^rou dec HaolrlonVieö 11 miL(•.Γβο.ΐατΐchi ir-t, int

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koaxial mit dem Plättchen 7 zwischen dem Boden des Sackloches 11 und dem Boden der Aussparung 10 der Hal/terung 9 angeordnet. Das Plättchen wird so ständig durch die Feder 13 gegen die Fläche 2 des Blockes gedrückt.

Der Schieber 12 wird j)arallel zu ö.er Fläche 2 des Blockes 1 und in etwa gleicher Entfernung von dieser durch zwei flexible und nicht dehnbare Blätter 14 und 1'5 gehalten, gleichgültig, wie groß der Druck der Feder 13 oder die Stellung der Aussparung 8 des Plättchens relativ zu den Öffnungen der Leitungen 3 und 4 ist. Diese Blätter sind auf beiden Seiten der Y/egbegrenzungen des Plättchens und vorzugsweise auf beiden Seiten des Schiebers entlang Ebenen, die im wesentlichen senkrecht zur Achse der Verschiebung des Plättchens stehen, angeordnet. Die Blätter sind an ihren Enden auf der einen Seite von dem Block 1, gegen den sie z.B. durch die Teile 16 und 17 mit Hilfe einer Schraube 18 geklemmt sind, und auf der anderen Seite an dem Schieber 12, an dem sie z.B. angeschweißt sind, befestigt. Der Querschnitt dieser Blätter ist so bemessen, daß eine Längsführung mit sehr geringem Kraftaufwand sichergestellt ist. Der Block 1 and die Teile 16 und 17 sind zweckmäßigerweise ausgeschnittan, so daß sie den flexiblen Blättern die notwendige Bewegungsfreiheit ge~ ben.. Die Blätter 14 und 15 bilden so mit dem Block 1 und dem Schieber 12 annähernd ein Parallelogramm.

Die Verschiebung des Plättchens 7 in bezug auf den Block 1 wird durch mechanische Einrichtungen bewirkt, die auf den Schie-OcI" :~ θ^iLWJ.JL".~'Jil. Z.XZ1 '^CVmClCCCi-ZiCn "i'Jf CjGjT VOü 61'Γιβϊύ ii.t?(^t?x~ knopf 20 bewegt wird, kann sich in einem Gewindeloch 21 in dem Teil 16 drehen. Der Bolzen 19 bewegt den Schieber 12 über eine Kugel 22. Eine Feder 23, die in einer .Aussparung in dem Teil untergebracht ist, dein Bolzen 19 entgegenwirkt und vorzugsweise koaxial mit dienern angeordnet ißt, drückt den Schieber 12 stets gegen aie Kugel ?.2.

Der orfiiirtungo^ümüßo Schieber arbeitet win folßt. Wenn die Feder

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23 entspannt ist, befindet sich die Aussparung 8 des Plättchens gegenüber der Leitung 3, und die Leitungen 3 und 4 werden vollkommen dicht durch das Plättchen 7 getrennt, das durch die Feder 13 gegen den Block 1 und insbesondere gegen die Öffnung der Leitung 4 gedruckt wird. Wenn man den Knopf 20 im öffnungssinne des Schiebers dreht, schraubt man dpn Bolzen 19 in das Loch 21. Das Ende des Bolzens 19 überträgt mit Hilfe der Kugel 22 einen axialen Schub auf den Schieuer 12. Dieser verschiebt sich, gehalten und geführt durch die biegsamen Blätter 14 und 15, parallel zu sich selbst und drückt dabei nach und nach die | Feder 23 zusammen. Diese Verschiebung geschieht dank der biegsamen Blätter 14 und 15 mit sehr geringer Reibung, d.h, lediglich mit der Reibung des Plättchens 7 auf dem Block 1. Das Plättchen 7, das an der Halterung 9 befestigt ist, wird durch den Schieber 12 entlang der Fläche 2 des Blockes 1 bewegt; es wird gegen diese Fläche durch die Peder 13 gedrückt. Die Verschiebung des Plättchens 7 erfolgt sehr gleichmäßig über eine Distanz, die von dem Drehwinkel des Knopfes 20 abhängt. Die Aussparung 8 des Plättchens gibt die Öffnung der Leitung 4 sehr allmählich frei, bis die Leitungen 3 und 4 ohne die geringste Querschnittsverengung in Verbindung stehen.

Der in Fig. 3 dargestellte Schieber zeigt eine bevorzugte Auuführungsform der Erfindung in Form eines Dreiwege-Regelschiebers. Der Block 1 wird von drei LJeitungen 3,4 und 24 durchlaufen. Diese Leitungen münden auf der ebenen und geschliffenen Fläche 2 in drei in einer Linie und nebeneinander liegenden Öffnungen, wobei die Aussparung 5 des Plättchens die Leitung ü4 mit jeweils einer der beiden anderen Leitungen ohne irgendeine Verengung in Verbindung setzen kann.

Die Halterung 9 des Plättchens steht hier nicht mehr mit dem Schieber 12 in direkter Verbindung. Sie wird hier nur noch durch eine Axialfeder 13, die vorzugsweise als konische Schraubenfeder ausgebildet ist (vergl.tfig^), und von einem oiegsaraen seitlichen Blatt 25 gehalten. Die Feder 13 otiifczt Dich an dem Schieber

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12 über die Rückseite des Stopfens 26 ab, der in das zylindrische loch 11 geschraubt ist. Diese Anordnung erleichtert den Zusammenbau des Schiebers. Außerdem kann man, wenn es gewünscht ist, den Druck der Feder 13 durch Einwirkung auf den Stopfen 26 ändern, um die absolute Dichtigkeit des Schiebers aufrecht zu erhalten. Das biegsame Blatt 25 ist vorzugsweise im wesentlichen eben und parallel zu der Fläche 2 des Blockes 1 angeordnet; seine Enden sind an der Halterung 9 und dem Schieber 12 befestigt; die Anordnung ist beispielsweise mit Hilfe von Sohweißpunkten ausgeführt.

Der Schieber 12 wird durch die beiden parallelen Enden 14 und 15 eines flexiblen Blattes 27 gehalten, das um den Sohieber herum gebogen und zweckmäßig im Bereich des Stopfens 26 durchbrochen ist. Diese beiden Enden sind wie die Blätter 14 und 15 dee in Fig, 1 dargestellten Schiebers angeordnet. Sie können an dem Schieber 12, beispielsweise durch Sohwelßpunkte, befestigt sein. Sie können in direkter Berührung mit der Kugel 22 und der Feder 23 stehen, die ihrerseits mit dem Schraubenbolzen 19 in einer Achse liegen. Die Verschiebung des Plättchens 7 in bezug auf den Block 1 geschieht entsprechend, wie es für den in Pig.1 dargestellten Schieber beschrieben worden ist. Wenn es gewünscht ist, kann der Bolzen 19 und das Teil 16 mit einem Peingewinde versehen sein. Ein solcher Schieber stellt sodann einen Regelschieber dar.

Die Arbeitsweise dieses Schiebers entspricht derjenigen des in Pig. 1 dttrgsaLoll ten Schiebers. Da joaoch dac biegsame .ülatt 25 das Plättchen 7 genau und fest mit den Längsverschiebungen des Schiebers 12 verbindet, erfolgen die hin- und hergehen4 den Bewegungen des Plättchens nicht nur gänzlich ruokfrei und sehr gleichmäßig, sondern im übrigen auch ohne toten Gang bei Richtungswechsel (Hysteresis).

Fig. 4 zeigt einen erfindungsgemäßen Schieber mit einer pneumatischen Steuerung. Bestimmte Teile stellen eine abgowandolto

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Ausführungsfona der Erfindung dar. So "bildet das Plättchen 7 mit der Halterung 9 einen Hohlraum 28, der mit den Leitungen 3 und 4 durch zwei Leitungen (z.B. 29) in Verbindung stehen kann. Ein Konus 30 überträgt den Druck der Feder 13 auf den Hittelpunkt der Halterung 29. Ebenso überträgt ein Konus 31 den Druck der Feder 23 in seiner Achsrichtung auf das Blatt 15 und den S ?hieber 12. Die Enden 14 und 15 des Blattes sind zu einen einzigen Blatt 27 vereinigt, das um den festen Block 1 herum angeordnet und gebogen ist.

Die Verschiebung des Plättchens 7 in bezug auf den Block 1 wird pneumatisch gesteuert. Zu diesem Zweck ist auf dem Schieber eine Kappe 32 aus gebogenem (tiefgezogenem) Blech, das mit einer Platte 33 verschweißt ist. Diese Platte 33 enthält eine Gewindebohrung und ist an dem Schieber mit Hilfe einer Schraube 18 befestigt; sie ist weiterhin mit einer Aussparung für die I^rugel 22 in der Richtung der Achse der Feder 23 versehen. Im Inneren der Kappe 32 befestigt man, z.B. durch Schweißen, einen Balg 34, der an seinen Enden durch einen Boden 35 und eine Zwinge 36 verschlossen ist; in der Zwinge 36 befindet sich ein Loch 37 mit Gewinde zur Aufnahme eines nicht gezeigten Anschlußteiles. Die Kappe 32 ist seitlich mit einem Ausschnitt 38 versehen, von dessen Rand der Hebel 39 mit seinem gekrümmten Ende gehalten wird. Das andere Ende dieses Hebels wird mit dem Hittelpunkt des Bodens 35 in Verbindung gebracht und berührt mit einem dazwischen liegenden Punkt die Kugel 22.

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wenn man den Luftdruck erhöht, dehnt der Balg sich aus, verschiebt den Hebel 39, der auf die Kugel 22 einwirkt, die ihrer seits das Plättchen 7 mit Hilfe von verschiedenen Zwischenteilen bewegt. Die entgegengesetzte Verschiebung wird durch Verminderung den Drucken erzielt. Die geringe Reibung und die genaue Führung den PlUttchens verleihen diesem Schieber eine bemerkenswerte Genauigkeit und Zuverlässigkeit. Er kann ohne Un-

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terschied für Dosierungs- oder Regelungazwecke verwendet werden.

Es sind zahlreiche abgewandelte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schiebers möglich. So kann das Plättchen nur durch das seitliche Blatt 25 und ohne Feder 13 gehalten werden. Die Blätter 14, 15 und 25 können durch alle entsprechenden mechanischen Einrichtungen, wie Metallstäbe, Fadengewebe usw. ersetzt werden. Die Blätter 14 und 15 können an ihren Enden angelenkt sein. Das Plättchen kann mit einer oder mehreren Aussparungen geeigneter Form, z.B. mit Nuten, versehen sein, die den gleichen Durchmesser vr.e eine Leitung aufweisen. So ist ein Plättchen mit zwei gleichen Aussparungen, die nebeneinander angeordnet sind, für einen Vierwege-Schieber geeignet. Der Block 1 und die Teile 16 und 17 können einen einzigen Block bilden. Der erfindungcgemäße Schieber kann durch alle geeigneten Vorrichtungen gesteuert werden; z.B. durch mechanische Einrichtungen, die aus einem Rad und einer Schnecke oder aus einem Konus und einer Rolle gebildet sind, oder durch andere elektromagnetische, hydraulische oder elektrische Vorrichtungen.

Der erfindungsgemäße Schieber kann mit Hilfe aller geeigneten, üblicherweise gebrauchten Materialien, sowie Metalle und Legierungen, synthetische Kunststoffmaterialien, Graphit, Keramik, Glas usw. hergestellt werden. Vorzugsweise besteht der Block 1 aus Metall, z.B. aus nichtrostendem Stahl, and die Fläche 2 ist glatt und vorzugsweise eben, geschliffen und poliert. Das Plättchen wir el häiifig aus geeiüuöltiiu Lheriuoplasuisuhoia iiitcriai, wie Polytetrafluoräthylen, Polyäthylen oder Polyamiden, hergestellt, in die man eventuell eine Füllung einlagern kann, oder ebenso aus Graphit oder geschliffenem Glas. Die "biegsamen Blätter bestehen vorzugsweise aus nichtrostendem Stahl, aber man kenn sie auch in jedem anderen geeigneten Metall oder in jeder geeigneten Legierung ausführen.

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Der "beschriebene Schieber ist gut zur Regulierung oder Dosierung sehr feiner Mengen mit bemerkenswerter Genauigkeit geeignet.

Ein in den Pig. 1 und 2 dargestellter Schieber besitzt z.B. zwei Leitungen 3 und 4 mit 0,4 mm Durchmesser und 0,5 mm Abstand voneinander. Das Plättchen 7 hat eiien äußeren Durchmesser von 4 mm und eine Dicke von 1,6 mm, sehe Aussparung 8 hat eine Länge von 1,3 mm und eine Breite von 0,5 mm, die Enden sind ^ abgerundet und die Tiefe beträgt 0,5 mm. Die Abmessungen der " anderen Teile des Schiebers ergeben sich aus den in der Zeichnung dargestellten Proportionen.

Als ein weiteres Beispiel besitzt ein Dreiwege-Schieber, wie er in Fig. 3 dargestellt ist, drei in einer Linie liegenden Leitungen von 0,4 mm Durchmesser und einem Abstand voneinander von 0,4 mm. Das Plättchen 7 hat einen Durchmesser von 4 mm, seine Aussparung 8 hat einen Durchmesser von 1,3 mm, die Tiefe beträgt 0,5 mm. Die Abmessungen der anderen Teile des Schiebers ergeben sich wiederum aus den in der Zeichnung dargestallten Proportionen.

Derartige Schieber eignen sich gut für die Regulierung von Gasin engen der Größenordnung von einigen cnr/h. Mit einem PoIytetrafluoräthylen-Plättchen, in das Glas eingebracht ist, bleiben sie dicht unter einem Druck von 5 bar bei einer Temperatur von 250⁰C. Mit einem Plättchen aus Graphit oder Keramik können sie noch höhere Temperaturen ertragen. Bestimmte Ausführungaibrmen bleiben vollständig dicht unter einem Druck der Größenordnung von etwa 100 bar. Der erfindungsgemäße Schieber kann aus Materialien hergestellt sein, die in erhöhtem Maße korrosionsbeständig sind.

Der beßohriebene Schieber oignet eich gut für Flüssigkeiten und Gase, insbesondere für feuchte Gase und Dämpfe. Dieser

Schieber enthält nur ein geringes inneres Volumen für die

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Fluide und kann beim Einbau direkt an den verschiedenen Leitungen angeordnet werden.

Da der erfindungsgemäße Schieber keine Stoffbuchse enthält und nicht geschmiert werden muß, ist seine Unterhaltung besonders einfach und seine Arbeitsweise sehr sicher. Es ist vorteilhaft, das Plättchen in seiner Halterung so anzuordnen, £aß es leicht durch ein neues Plättchen ersetzt werden kann. Die Herstellung des Schiebers ist dank der Blätter 14,15 und 25 einfach und hillig. Da man so jede Reibung ausschaltet, ausgenommen die Reibung des Plättchens auf der ebenen Fläche des Blockes, vermindert man die notwendige Kraft zum Verschieben des Plättchens erheblich und erhöht zugleich die Regulierbarkeit und die Genauigkeit der Verschiebung durch Vermeiden jeglicher Ruckbewegung.

Die flüssige oder gasförmige Strömung fließt durch die teilweise durch den Rand der Aussparung des Plättchens verdeckte Leitung, und es hat sich gezeigt, daß die Strömung alle festen und/oder flüssigen Partikel, die an dieser Öffnung hängen bleiben, sofort mitnimiLt. Diese bleibt daher frei von jeder Verunreinigung, und das trägt zur Aufrechterhaltung einer vollständigen Dichtung bei.

Die Steuerung der Verschiebung des. Plättchens ist für jeden Verwendungszweck des Schiebers genau genug, sei es für das Öffnen oder dichte Schließen eines Kreislaufes, sei es für die äußerst genaue Regelung eines Durchsatzes oder eines Druckes. Ein solcher Schieber kann fast ohne Unterschied diejenigen Funktionen wahrnehmen, die aiöhcr häufig als unvereinbar angesehen wurden.

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Claims

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Patentansprüche

Schieber für geringe Mengen, gekennzeichnet durch ein Plättchen, das mit zumindest einer Aussparung versehen und in Längsrichtung beweglich ist, einen Block mit zumindest einer ebenen Fläche, auf der die Öffnungen von zumindest zwei Leitungen angeordnet sind, wcbei die geometrische Umhüllungskurve derjenigen Abschnitte der Leitungen, die miteinander in Verbindung zu setzen sind, in den Abschnitt der entsprechenden Aussparung des Plättchens einbeschrieben werden kann; durch Einrichtungen, die beständig die mit einer Aussparung versehene Fläche des Plättchens gegen die ebene Fläche des Blockes drücken und das Plättchen geradlinig führen und die zumindest eine Feder und einen längs beweglichen Schieber umfassen, durch Einrichtungen zur Steuerung der Verschiebung des Schiebers und eine Gegenfeder sowie durch Einrichtungen zur Führung des Schiebers, die aus zwei parallelen, biegsamen und nicht dehnbaren Blättern bastehen, die auf beiden Seiten der Wegbegrenzung des Plättchens entlang Ebenen angeordnet sind, die zu der Achse der Längsbewegung des Schiebers etwa senkrecht stehen, wobei die Enden der Blätter auf der einen Seite an dem Block, auf der anderen Seite an dem Schieber befestigt sind.
2. Schieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden parallelen, biegsamen und nicht dehnbaren Blätter die beiden Enden eines einzigen, U-förmig gebogenen Blattes sind.
3. Schieber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Steuern der Ver-

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Bchiebung des Schiebers eine mechanische Anordnung mit einer Schraube und einetn daran "befestigten Steuerknopf ist.

Schieber nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Steuern der Verschiebung des Schiebers eine pneumatische Anordnung ißt, die eine an dem Block befestigte Kappe, einen an der Kappe befestigten Balg und einen von der Kappe gehaltenen Hebel umfaßt.

Schieber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum beständigen Andrücken der Fläche des mit tiner Aussparung versehenen Plättchens gegen die ebene Fläche des Blockes und zur geradlinigen Führung aus einer 1?eder gebildet werden, die sich axial auf der inneren Fläche des Schiebers abstützt, und aus einem biegsamen, seitlichen Blatt, das im wesentlichen parallel zur ebenen Fläche des Blockes angeordnet ist, und dessen eines Ende mit dem Schieber und dessen anderes Ende mit dem Plättchen verbunden ist.

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