DE2033636A1

DE2033636A1 - Spindelabdichtung fur Absperrorgane

Info

Publication number: DE2033636A1
Application number: DE19702033636
Authority: DE
Inventors: Marvin Grahner Castro Valley Ripert Roger L Concord Calif Combes (V St A)
Original assignee: Grove Valve and Regulator Co
Current assignee: Grove Valve and Regulator Co
Priority date: 1969-10-31
Filing date: 1970-07-07
Publication date: 1971-05-06
Also published as: US3599991A; FR2066629A5; GB1266835A

Description

. R. POSCHENRIEDER

w^R-^EBOETTNER <*nooc9C

DIPL-ING. H.-J. MÜLLES. Gp 3O6 2033636

Patentanwälte As/K

8 München so

Lucile-Grahn-Straße 38

Telefon 443755 ' ■

Grove Valve and Regulator Company, 6529 Hollis Street, Oakland, California 94608, USA

Spindelabdichtung für Absperrorgane

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abdichtung für Spindeln bzw. Stößel von AT>sperrorganen,

Bei herkömmlichen Absperrorganen, wie Schiebern, Kugelventilen, Eckventilen und ähnlichen Absperrorganen ist im Gehäusedeckel um die Ventilspindel herum eine Dichtung vorgesehen, die es ermöglicht, den Druck innerhalb des Ventilgehäuses aufrechtzuerhalten. Diese Ventilspindelpackung kann aus einem elastischen Material bestehen, das mittels einer Haltevorrichtung in Anlage an der Spindel gehalten ist, oder j es kann einfach eine Buchse mit geeigneten Dichtungsringen vorgesehen sein. In den meisten Fällen läßt sich diese Spindeldichtung nicht ausbauen und auswechseln, wenn sich das Absperrorgan in der Leitung unter Druck befindet. Einige Ventile gestatten das Erneuern oder Ersetzen der Packung bzw. Abdichtung der Spindel, während sich das Ventil unter Druck befindet, jedoch besteht dann bei solchen Absperrorganen eine weitere Beschränkung darin, daß das Erneuern der Packung nur möglich ist,

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wenn, sich das betreffende Absperrorgan in geöffneter Stellung befindet«, Bei solchen Absperrorganen ist an der Spindel eine glatt bearbeitete Schulter vorgesehen, oder ein Abschnitt des oberen Teiles des Verschlußgliöde:: ies ,Absperrorganes ist bearbeitet , so daß eine Abdicb/ciwig unter metallischer Berührung in dem Gehäusedeckel geschaffen, wird, wenn die Ventilspindel voll in die Offensteilung nach oben bewegt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe augrunde _s eine Hilfsdiclitung für die Spindel oder den Stößel eines Absperrorgans zu schaffen, die--sieh wahlweise, an der Spindel bsxtr_o dem Stößel zur dichtenden Anlage bringen läßt und dann den Ausbau und die Erneuerung der Hauptpackung der Spindel baw„ des" Stößels des Absperrorgans gestattet, während sich das letztere noch in der Leitung befindet«

Die Erfindung schafft also eine Hilfsdichtung für den durch das Gehäuse eines Absperrorgans hindurchgeführten Bedienteil, die sich wahlweise aur Wirkung bringen läßt und in ihrer Wirkstellung den Ausbau bzw» das Auswechseln der Hauptdichtung für den Bedieriteil ermöglicht,,

Die Erfindung ermöglicht durch Schaffung einer Hilfsabdichtung die Erneuerung der Packung des Bedienteiies des Absperrorgans in jeder beliebigen Stellung desselben«,

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist einwärts der Hauptpackung des Bedienteiles in dem Deckel oder dem Gehäuseteil, durch den der Bedienteil hindurchgeführt ist, eine umlaufende Aussparung gebildet, in die, axial zusammengedrückt, ein Ring aus elastomerem Material eingelegt ist» der also in axialer Richtung dichtet, indem er an den Seitenwänden der Aussparung dichtend anliegt„ Der Innendurchmesser dieses Dichtungsringes ist nortnalerx-/eise größer als der des Bedienteils, so daß er diesen frei umgibt und diesem gegenüber nicht dichtet» Hinter dem Dichtungsring mündet in. die Aussparung ein

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Kanal, der an eine Druckmittelquelle von verhältnismäßig hohem Druck angeschlossen ist, beispielsweise mit dem Inneren des Gehäuses des Absperrorgans oder mit dessen Eintrittsstutzen verbunden ist. Der Kanal ist normalerweise gegen Druckmittelzufuhr mittels eines Dreiweg-Steuerorgans geschlossen, das jedoch bei Bedarf zum Einlassen von Druckmittel unter hohem Druck in den Raum hinter dem Dichtungsring geöffnet werden kann. Da der Dichtungsring quer zur Aussparung dichtet, wird er durch den Druck radial einwärts und zur Anlage an den Umfang des Bedienteiles gedrückt, so daß er den betreffenden Gehäuseteil, z.B. den Gehäusedeckel, dichtend abschließt. Dann kann die Hauptpackung ausgebaut, in Ordnung gebracht und wieder eingesetzt bzw. ausgetauscht werden, und anschließend wird das Steuerorgan derart betätigt, daß zunächst der Anschluß an die Druckmittelquelle unterbrochen wird und dann der Betätigungsdruck für die Hilfsdichtung zur Atmosphäre entlassen wird« Der Entlastungskanal kann anschließend», wenn der Dichtungsring auf seinen normalen Durchmesser entspannt ist, wieder geschlossen werden. Gemäß der Erfindung ist also eine Hilfsdichtung für den Bedienteil eines Absperrorgans vorgesehen, die den Ausbau und das Auswechseln der Hauptpackung dieses Bedienteils ermöglicht. Ein Ring aus elastomerem Material;, der den Bedienteil einwärts der Hauptpackung umgibt, hat normalerweise einen Innendurchmesser, der größer ist als der Durchmesser des Bedienteiles» so daß er nicht als Dichtung wirkt. Um diesen Dichtungsring herum wird wahlweise ein Druckmittel eingeführt, durch das der Dichtungsring auf einen kleineren Durchmesser verformt wird, so daß er dann an-dem Bedienteil dichtend anliegt. Wenn die Hauptpackung des Bedienteils instandgesetzt und wieder eingesetzt ist, wird das Druckmittel, das die Dichtung bewirkte, entlassen, und die Hilfsdichtung tritt wieder außer Tätigkeit,

In der Zeichnung sind einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt„

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Fig. 1 ist ein Teilschnitt durclx einen Gehäusedeckel eines Absperrorgans mit einem Bedienteil, z₀B» einer Spindel, mit den Merkmalen gemäß der Erfindung5

Fig.1A ist ein Schnitt durch den gleichen Gehäusedeckel zur Verans chauli ctiung der Hilfsdichtung in betätigtem Zustand;

Fig« 2 ist eine Draufsicht auf ein Ventilgehäuse zur Veranschaulichung einer anderen Ausführungsform der Erfindungj und

Fig. 3 und 4 sind. Teilschnitte von Ventildeckelkonstruktionen

in größerem Maßstab aur Veranschaulichung weiterer Ausfiihrtings formen der Erfindung,»

In Fig· 1 ist ein Ventilgehäuse' 10 mit einem üblichen Deckel mit einer Öffnung 12 zur Aufnahme einer Ventilspindel 14 dargestellt, Eine Spindelibuehse I5 trägt einen äußeren O-Ring 16, der zwischen, der Spiadelbmel3.se 15 wad der Fand 17 eines auf gebohrten Abschnittes abdichtet„ sowie einen oder mehrere innere O-Ringe IS,die dichtend an der Spindel 14 anliegen_o Am oberen

des
Ende/heliaftss des Veatilgeliäuses ist ein Flansch 19 für· die

Anbringung sirier (miclrfc dargestellten) geeigneten Ventilbeeiariclitiatag vorgesehen._o

Unter der Spindelpackuag 15 ist eine Aussparung 20 gebildet₅ die einea O-Ring 22 oder ©ine ähnliche elastische Dichtungsein richtung aufnimmt_β Diese elastische Dichtung hat im Vergleich zu der Breite der Aussparung 20 eine solche Sicke in ascialer Richtungj daß der Dichtungsring zwischen den Seitenwänden der Aussparung zusararaengedrückt ist₀ Zugleich ist der Radius die= ses Dichtungsringes derart„ daß dieser außer jeder Berührung mit der Ventilspindel 12 sut Gänse innerhalb der Aussparung 20 aufgenoinaeii ist_s solange er sich in seinem normalen» in Figo 1 gezeigtem. Zustand befindet _o Der Innendurchmesser des Dichtungs

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ringes 22 ist also um ein genügendes Maß größer als der Außendurchmesser der Ventilspindel lh, so daß er nicht itn-sstande 1st, irgend einen Mediumstrom zu unterbinden, der in dem Spiel zwischen der Bohrung 12 des Schaftes und der Ventilspindel Ik auftreten kann. Außerdem befindet sich der Ring^außer jeglicher Reibungsberiihrung mit der Spindel tk und ist daher keinerlei Abnutzung unterworfen.

Mit dem Ventilgehäuse 10 steht, beispielsweise über Verschraubungen 2k, eine Leitung 26 leitend in Verbindung, die an ein geeignetes Dreiwegventil 28 angeschlossen ist, und das Ventil ist seinerseits über den Schaft 11 mit einem Durchlaß 29 verbunden, der in den Boden der Aussparung 20 mündet» Das Ventil 28 kann einen Druckventilkörper 30 und einen Entlastungsventilkörper 32 aufweisen, von denen der erstere den Kanal 2.6 normalerweise von dem Durchlaß 29 trennt und deren letzterer zum Entleeren des Durchlasses 29 über den Entlastungsschlitz 3k zurückziehbar ist.

Beim normalen Gebrauch des Ventils hat der Dichtungsring 22 keinerlei Funktion und ist als Dichtung vollständig unwirksam, und die Spindelpackung 15 verhindert allein das Aussickern von Druckflüssigkeit entlang der Spindel 1k und durch die Öffnung 12 des Schaftes nach außen. Wenn jedoch die Notwendigkeit besteht, die Spindelpackung 15 oder irgendeinen der O-Ringe oder 18 auszuwechseln, weil sie beschädigt sind, ist es in hohem Maße erwünscht, die beschädigten Teile ersetzen.-zu können, ohne das Ventil aus der Leitung ausbauen zu müssen oder seine Einstellung zu ändern, beispielsweise das Ventil zu öffnen. Dies kann nun dadurch erreicht werden, daß der DruckventLlkörper 30 geöffnet wird, so daß der Raum der Aussparung 20 hinter der elastischen Dichtung 22 unter Druck gesetzt wird, was zur Folge hat, daß der Dichtungsring 22 In der Umfarigsrichtung zusammengedrückt wird und sich schmiegend um die Ventilspindel I^ herumlegt. Da der Dichtun&sring zwischen

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den Seitenwänden der Aussparung 20 eingedrückt ist_s kann das eingeführte Druckmittel nicht an dem Ring 22 vorbei aussickern und wird voll dazu verwendet, den Dichtungsring radial ein~ wärtε sur Anlage an die Ventilspindel bzw«, in die in Figo ΊΑ gezeigte Stellung zu drücken= Barir■ orhinaus wird, obwohl der Ring in der UrafangsrluhtuO-g Ktissuntnengedrückt ist, sein Volumen nicht geänderte Dei" Querschnitt des Ringes nimmt also nur zu, und der Ring wird noch, fester gegen die ¥ände der Aussparung 20 gedrückte Auf jeden Fall hat der Druck des Mediums in dem Ventilgehäuse 1O₉ das um die Spindel 14 herum nach oben au strömt, das Bestrebens, den O-Ring 22 gegen die obere Wand der Aussparung 20 zu drücken_s so daß_p wenn überhaupt ein Aussickern von Druckmittel aus dom Durchlaß 29 an dew Ring 22 vorbei auftreten sollte ₉d.ä©s an der Unterseite der Dichtung der Fall ist, so daß lediglich ein Druckausgleich zwischen der Leitung 2.6 und dem Druelc im Gehäuse 10 auftreten kann, wodurch der Dichtungsring noch fester gegen die obere Wand der Aussparung und gegen den Umfang der Spindel gedrückt wird, so daß das Spiel unmittelbar oberhalb der Aussparung 20 augenblicklich verschlossen wird₀

Während der elastische Ring 22 jedes Aussickern von Druckmittel entlang des Umfangs der Ventilspindel 14 durch seine Dichtwirkung verhindert, kann die Hauptpackung 15 der Spindel in der in Fig. IA gezeigten Weise ausgebaut und repariert oder ausgewechselt werden,; Anschließend wird die Packung 15 eingesetzt und das Ventil 30 xiird geschlossen und verhindert den weiteren Zustrom von Druckmittel durch die Leitung 26„ Wenn dann das Entlastungsventil 32 geöffnet wird, wird die Aussparung 20 abermals drucklos, und der elastische Ring 22 kann sich entspannen und in seinen normalen;, unverformten Zustand zurückkehren, bei dem er sich außer Berührung mit der Spindel \k befindet.

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Fig. 2 zeigt eine geringfügig abgewandelte Ausführungsform, bei der die elastische Dichtung anstatt, wie bei der Ausführungsform nach Pig. 1, durch Anschluß an den Innenrautn des Gehäuses, durch Anschluß an den Eintrittsstutzen 10a über Leitungen 26a, 26b unter Druck gesetzt werden kann. Die Leitung 26b wird durch Betätigung eines ähnliehen Dreiwegventils 28 über 30 mit der Druckleitung verbunden bzw. über 32 entlastet. ·

Fig. 3 zeigt einen Ventildeckel 38» 40, in dem eine Spindelpackung 42, ähnlich der nach Fig. 1, getragen ist. Die Spindel 44 ist innerhalb einer verbreiterten Bohrung 46 untergebracht, die aus noch zu erläuternden Gründen den freien Fluß von Druckmittel nach oben zu der Spindelpackung gestattet« Bei dieser Ausführungsform ist innerhalb einer Aussparung 50 ein. Dichtungsring 48 getragen und beispielsweise mittels eines Federringes 52 in seiner Lage gehalten. Der Dichtungsring 48 befindet sich normalerweise außer Berührung mit der Ventilspindel 44 und wird nur unter noch zu beschreibenden Umständen in die dargestellte dichtende Stellung bewegt« In dem Deckel ist in einer zu der Erweiterung 46 im allgemeinen parallelen Richtung ein Strömungskanal 54 gebohrt, der durch einen seitlichen Durchlaß 56 verlängert ist, der in die Aussparung 50 oberhalb des Dichtungsringes mündet. Dieser Kanal 54, 56 ist normalerweise geöffnet und ermöglicht einen Druckausgleich am Umfang des Dichtungsringes, kann jedoch mittels eines geeigneten Ventilverschlußkörpers 58 verschlossen werden, der bei 60 in den Ventildeckel 4o eingeschraubt ist. Oberhalb des Dichtungsringes 48 mündet ferner .in die Aussparung 50 ein Entlastungsventil

Beim normalen Gebrauch des Ventils gemäß Fig. 3 ist das Umgehungsventil 58 geöffnet und das Entlastungsventil 62 geschlossen, so daß an dem Dichtungsring 48 ausgeglichene Drücke herrschen und der Dichtungsring in seinem normalen unverformten Zustand bleibt, bei dem er sich außer Berührung mit der Ventil-

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spindel 44 befindet. Wenn es jedoch erwünscht ist, die Spindelpackung 42 auszuwechseln, wird das Umgehungsventil 58 durch Einwärtsschrauben in eine Schließstellung in bezug auf den Kanal 54 gebracht, und dann wird das Entlastungsventil geöffnet, so daß au$ dem oberen Teil der Aussparung der Gehäusedruck entlassen wird. Die sich daraus ergebende Druckdifferenz beiderseits des Dichtungsringes 48 hat eine Verformung des letzteren nach oben zur festen, dichtenden Anlage an der Spindel zur Folge, so daß nun die Spinde!packung ohne Gefahr von Leckverlusten ausgebaut und ersetzt werden kann« Wenn die Packung wieder eingesetzt ist, wird das Entlastungsventil 62 geschlossen, so daß die Aussparung gegenüber der Atmosphäre abgeschlossen wird, und dann wird das Umgehungsventil 58 abermals geöffnet, so daß die Drücke beiderseits der Hilfsdichtung wieder ausgeglichen sind«

Bei der Ausführungsform gemäß Fig» 4 ist ein Ventildeckel 66, 68 vorgesehen, der in einer durchgehenden Bohrung 72 eine Ventilspindel 70 aufnimmt« Das Spiel 7'2 ist gegen Sickerverluste.-aus dem Ztmenrautn des Gehäuses- normalerweise mittels einer Spindeldichtung 74 abgedichtet_β In einer Aussparung 76 unterhalt» der Spindelpackung sind ein elastischer Dichtungsring 78 von U-föriaigem Querschnitt und ein. gelochter " Laternenring¹¹ oder Widerlagerring 80 angeordnet, der am Boden der Aussparung 72 zwischen den Flanschen des Unförmigen Dichtungsringes 76 getragen ist» Di© ober© Seite der Aussparung ist von einem Klemmring 82 gebildet;, der in ein entsprechendes Innengewinde -84 in dem Deckel 68 eingeschraubt ist und die Flansche des elastischen Ringes gegen die gegenüberliegenden Stirnflächen des gelochtem Widerlagerringes 80 anpreßt« Das U-förmige Glied bildet also einen ringförmigen, hohlen Druckmittelraum 76a, der sich über die Durchbrechungen des Widerlagerringes 80 in direkter Verbindung mit einem Durchlaß 86 befindet. Ein mit dem Durchlaß 86 in leitender Verbindung

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stehender Druckmittelkanal 88 trägt ein Kolbenglied 90» das bei 92 in die Leitung 88 eingeschraubt ist. Der Kanal 88 wird mit einer geeigneten Flüssigkeit gefüllt, während ein Entlastungsstopfen 9h abgenommen ist, um anzuzeigen, wann die Füllung beendet ist. Wenn dann bei normalem Betrieb des Ventils der Entlastungsstopfen 9^ und das Kolbenglied 90 eingesetzt sind, befindet sich das Druckmittel innerhalb des Kanals 88 nicht unter Druck, und der U-förmige Ring 76, dessen Durchmesser größer als der der Spindel ist, übt keine dichtende Funktion aus. Wenn jedoch die Spindelpackung Jk ausgewechselt werden soll, braucht lediglich der Stopfen 92 nach innen geschraubt zu werden, um den Kolben tiefer in den Kanal 88 einzutreiben und das inkompressible Druckmittel in der Kammer 76a innerhalb der Dichtung unter Druck zu setzen, so daß der Steg des U-förmigen Dichtungsquerschnitts zur schmiegenden und dichtenden Anlage an der Ventilspindel gebracht wird.

Obwohl die Erfindung oben nur an Hand !.einiger bevorzugter Ausführungsformen beschrieben wurde, ergeben sich bei Kenntnis der Offenbarung für den Fachmann mannigfaltige Abwandlungen ohne Abweichen vom Erfindungsgedanken.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

Absperrorgan rait einem Gehäuse mit einer darin gebildeten, allgemein zylindrischen Öffnung- einem entsprechenden, durch diese Öffnung geführten, allgemein zylindrischen Bedienteil, (Spindelj Stößel) und einer Hauptpackungseinrichtung zum Abdichten der den Bedienteil umgebenden Öffnung, gekennzeichnet durch eine Hilfsabdichtung für den Bedienteil, die folgende Teile aufweist;

a) eine Aussparung in dem den Bedienteil des Absperrorgans umgebenden Gehäuseteil einwärts der Hauptpackungseinrichtung,

b) einen Dichtungsring in der Aussparung, der sich normalerweise §Lußer Berührung mit dem Bedienteil befindet, jedoch unter der Wirkung einer Druckdifferenz beiderseits desselben in einer gegebenen Richtung zur dichtenden Anlage am Umfang des Bedienteiles verformbar ist und

c) eine Einrichtung zum Einführen eines Druckmittels in die Aussparung in der gegebenen Richtung zur Erzeugung der Druckdifferenz,
2. Absperrorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung allgemein parallele„ kreisringförmige Seitenwände und einen Xu bezug auf den Bedienteil konzentrische!*! Boden aufweist und daß der Dichtungsring ein in der Aussparung aufgenommener King aus elastomerem Material ist, dessen Innendurchmesser im unverformten Zustand größer als dex' des Bedienfceiles ist, und daß die Einrichtung zum Einführen eines Druckmittels wahlweise bofcätigbar isfc_f um den Hoden, der Aussparung mit einsr Quelle hohen Druckes leitend Ln Verbindung zu setzen.?

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BAD OBKaWAL
3. Absperrorgan nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einführen des Druckmittels eine Lextungseinrxchtung aufweist, die die Aussparung mit dem Gehäuseinnenraum des Absperrorganes verbindet und eine Venti!einrichtung enthält, die wahlweise zum Sperren und zum Öffnen der Leitungseinrichtung betätigbar ist.
k. Absperrorgan nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine zweite Leitungseinrichtung zum Verbinden der Aussparung mit der Atmosphäre, die mittels der Ventileinrichtung verschließbar bzw. offenbar ist.
5. Absperrorgan nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring normalerweise zwischen den Seitenwänden der Aussparung, gegen diese dichtend anliegend, eingefügt ist und einen Durchtritt des am Boden der Aussparung eingeführten Druckmittels verhindert.
6. Absperrorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring normalerweise eine Querschnittsabmessung in axialer Richtung hat, die größer ist als der Abstand der Seitenwände der Aussparung·
7. Absperrorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dafß der Dichtungsring von allgemein U-förmigem Profil ist und folgende Teile aufweists einen mit Löchern versehenen Widerlagerring am Boden der Aussparung zwischen den Flanschen des XJ-fÖrmigen Querschnittes des Dichtungsringes, eine verbreiterte, mit Gewinde versehene Öffnung, die zu der zylindrischen Öffnung des Gehäuses koaxial ist und auswärts derselben liegt, und einen in der Gewindeöffnung aufgenommenen, mit Gewinde versehenen Ring, der die äußere Seitenwand der Aussparung bildet und die Flansche des U-förmigen Ringquerschnittes gegen den Widerlagerring klemmt.

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Absperrorgan nach einem "der Ansprüche 1 bis 7? dadurch gele enmseiohnet, daß die Einrichtung sum Einführen des Druckmittels folgende Teile aufweist? zwei Leitungsglieder, die in den Dzmclcraum münden und die gegenüberliegenden Seiten des Dichtungsringes mit dem Druck des Druckmittels beauf- , schlagenj einen Durchlaß in dem Gehäuse zu dessen Außenseite an der einen Seite des Dichtungsringes„ ein normalerweise geschlossenes Ventil in desa Durchlaß und ein normalerweise offenes Ventil in dem einen der Leitungsglieder, das an der einen Seite des Dichtungsringes mündet_o

9c Absperrorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet. 3 daß die Einrichtung zum Einführen des Druckmittels folgende Teile aufweist? sine Leitung, die sich in das Gehäuse durch den Boden <ä©r Aussparung erstreckt und zuT Aufnahme eines itüsorapressiblen Druckmittels geeignet ist j eineui Kolben in der Leitung und eine Einrichtung suss. Einwärts treiben des Kolbens in der Leitung ₀

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