DE2105406A1 - Gasdichte Sperren und Ventile - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Ausgestaltung der Abdichtungen in Gassperren und -ventilen für Gasleitungen und -kanäle.

Die Erfindung eignet sich insbesondere für Sperren einerseits vom Vorhangtyp, bei dem das öffnen und Schliessen der Leitung durch Verschwenken eines beweglichen Gliedes um Scharniere oder eine Spindel erfolgt, und andererseits vom Schiebertyp, bei dem ein bewegliches Glied die Leitung quer oder senkrecht zu ihrer Achse durchfährt.

Bekanntlich kann man einen vergleichsweise gasdichten Abschluss zwischen beweglichem Glied und rahmenfesten Teilen einer Sperre dadurch erreichen, dass man mit Abdichtungen in Form von Kragfederblättern arbeitet. Derartige Abdichtungen bestehen aus flächigen Streifen aus federhart getempertem Metall, die mit einem Längsrand entweder am beweglichen Glied oder am Rahmen befestigt sind und sich mit ihrem anderen, freien Rand bei geschlossener Sperre an einen Flachsitz am Rahmen oder beweglichen Glied anlegen. Dabei wird der Streifen bei seinem Anpressen an den Sitz gebogen und folglich gespannt, wodurch sich sein Freirand gegen den Sitz abdichtet.

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POSTZENTRALE: 8 München 90, Eduard-Schmid-Str. 2

Sperren mit einem derartigen Abdichtungssystem geben zwar unter nicht zu strengen Bedingungen eine ausreichende Abdichtung, weisen aber auf vielen anderen Anwendungsgebieten gewisse erhebliche Unvollkommenheiten auf· Beispielsweise können die Abdichtungsstreifen nur auf geraden Längen verwendet werden, und man muss das Abdichten für gewöhnlich längs benachbarter Leitungsseiten bewirken, was das Abdichten von üblicherweise 9O°-Eeken mit sich bringt· Die beiden an der Ecke aufeinandertreffenden, gespannten Abdichtungsstreifen sind aber gekrümmt und liegen folglich nicht aneinander an. Daher lassen solche Streifen selbst bei überlagerung an den Ecken Spalte offen und können infolgedessen nicht in den Fällen angewendet werden, in denen widerwärtige, giftige oder explosive Gase eingeschlossen werden sollen oder ein beträchtlicher Druckunterschied zwischen den Bäumen diesseits und jenseits der Sperre besteht·

Nachteilig ist fernerhin auch der Umstand, dass die Streifen bei offener Sperre schneller Gasströmung ausgesetzt sein können, wodurch sie zu Flatter- oder Schwingbewegungen veranlasst und durch die dabei auftretende Metallermüdung beschädigt werden können«

Es gibt für derartige Sperren auch zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten, bei denen Gasströmungen oder Druckunterschiede mit häufigem Richtungswechsel auftreten. Wenn die Ströraungsrlc&tung umgekehrt und dabei die abdichtende Spannung biegsamer Abdichtungsstreifen überwunden wird, neigen die Streifen dazu, sich vom Sitz abzuheben· Dies ist beispielsweise bei gewissen Kreislaufprozessen und dort der Fall, wo Besatzungen von Schiffen oder Landeinriohtungen gegen Explosionswirkungen geschützt werden sollen. Im letzteren Falle folgt auf den Explosionsdruck eine Unterdruckwelle, die eine beträchtliche Druckumkehr quer zur Sperre hervorruft· Dies kann bei den üblichen Kragblatt-Sperren zu Dauerschäden führen. Ausserdem werden Kautschuk-

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oder ander elastische Abdichtungen in solchen Anwendungsfällen verformt und härten ausserdem infolge Alterns oder sonstiger Einflüsse, wodurch sie sich in vielen Fällen als unzureichend erwiesen.

Die Erfindung bezweokt die Schaffung von Sperren oder Ventilen mit Kragblatt-Abdlohtungen, die von den vorstehend geschilderten Nachtellen frei sind und dadurch die Anwendungsgebiete für diese Art von Sperreinrichtungen erweitern.

Demgemäss besteht die Erfindung In weitestem Umfange aus einer Sperre aus festen und beweglichen Gliedern und sie bei geschlossener Sperre gegeneinander abdichtenden Kragblattfeder-Abdichtungen, deren Besonderheit darin besteht, dass jede solche Abdichtung eine Kragblattfeder und federnde Glieder aufweist, die die Blattfeder in freier Stellung gespannt halten und ihrerseits bei geschlossener Sperre so gespannt sind, dass sie die Blattfeder an einen Sitz andrücken. Vorzugsweise bestehen die federnden Glieder aus einer vorgespannten Feder oder mehreren solchen.

Die Erfindung umfasst fernerhin auch die Kragblattfeder-Abdichtung selbst.

Die Sperre ist in der Weise ausgestaltet, dass die Vorspannfedern das nicht in Abdiohtatellung befindliche Federblatt krümmen, dadurch seine Schwingungen dämpfen und sein Flattern im Gasstrom verhindern· Andererseits bietet das Federblatt bein Anlegen an eine Abdiohtungsflttohe eine praktisch flache Oberfläche, die von den Vorepannfedem zwecks Abdichtung gegen eine flache sitzfläche gespannt wird. Daher lassen sich alle etwa an den Sperreecken auftretenden Spalte vermeiden.

Zwecks Schaffung von sicheren Abdichtungssperren für Betriebsbedingungen mit möglicherweise zeitweiligem Druckgefällwechsel

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schafft die Erfindung fernerhin ein Sperrventil für einen Fuchs oder eine Leitung in Form eines die Leitung durchsetzenden Rahmenwerks als lagefestem Glied, mindestens einem innerhalb der Leitung zwischen Offen- und Schliesstellung verlagerbaren, beweglichen Glied und der Abdichtung dienenden, biegsamen Kragblattfedern, dessen Besonderheit darin besteht, dass es zwei Satz von in Leitungsrichtung gegeneinander gerichteten, biegsamen Kragblattfedern aufweist, die somit bei geschlossenem Ventil durch ihr entgegengesetztes Zusammenwirken die Leitungsabdichtung bewirken.

Bei einem Schwenkventil, dessen bewegliche Glieder spindebetätigte Lamellen oder schwenkbare Schliessglleder aufweisen, wird vorzugsweise der eine Abdichtungssatz längs des Gesamtumfange der beweglichen Glieder und der andere Abdichtungssatz am lagefesten Glied befestigt, wobei die beiden Abdichtungssätze einander gegenüberstehen und in Schliesstellung ein paar entgegengesetzt zusammenwirkender Abdichtungen bilden.

Bei Schieberventilen schliesslich sind beide Abdichtungssätze passenderweise entweder am lagefesten oder am beweglichen Glied in solcher Stellung angebracht« dass sie in Schliesstellung in entgegengesetzten Richtungen abdichten·

Sofern die in den vorangehenden drei Abschnitten beschriebenen Ventile sehr strengen Betriebsbedingungen unterworfen sind, versieht man die Kragblattfedern vorzugsweise mit Vorspannungsfedern vorstehend beschriebener Art, um die Bildung von Eckspalten zu verhindern und den Abdichtungsdruck beim Andrücken der Kragblattfedern an ihren Sitz zu erhöhen.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen, jedoch ohne Beschränkung auf sie, und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

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Figur 1 einen Querschnitt durch einen Fuchs mit einer

erfindungsgemässen Lamellen-Verschlusskonstruktion,

Figur 2 eine Stirnansicht eines Teils der Konstruktion gemäss Figur 1,

Figur jj einen Querschnitt durch einen Teil der Abdichtung geraäss Figur 1 in Schliesstellung, in vergrössertem Masstabe,

Figur 4 einen Teil der Verschlusskonstruktion gemäss Figur 1, M Figuren 5 und 6 Abwandlungen der Anordnung gemäss Figur 4,

Figur 7 einen Querschnitt durch eine abgewandelte AusfUhrungsforra einer erfindungsgemässen Mehrlamellen-Sperre in Schliesstellung,

Figur 8 die Sperre gemäss Figur 7 in Offenstellung,

Figur 9 eine Stirnansicht eines Schieberventils für Betrieb mit Druckumkehr,

Figur 10 einen Querschnitt durch das Ventil gemäss Figur 9*

Figur 11 eine zum Teil geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemässen Sperre,

Figuren 11a, 11b, lic und lld Teile der Sperre gemäss Figur 11, in vergrössertem Masstabe,

Figur 12 eine Vorderansicht auf die Sperre gemäss Figur 11 und

Figur 13 einen Querschnitt durch ein Explosionsschutzventil vom Lamellentyp.

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Bei der Ausführungsform gemäss Figuren 1 bis 4 durchsetzen zwei Spindeln 2 mit je einem Lamellenglied 3 einen Fuchs 1 in Querrichtung. Diese Lamellen 3 sind durch ein gemeinsames Hebelgestänge aus einer den freien Gaedürchfluss durch den Fuchs 1 gestattenden Offenstellung in eine die Leitung absperrende Schliesstellung verlagerbar. Figur 1 zeigt die Schieber in Teiloffenstellung.

Jeder Schieber ist an seiner Oberkante mit einer durch Bolzen β (Fig. 3) gehalterten, elastisch biegsamen Kragblattfeder 5 aus Legierungsstahl versehen. Zn Linie mit den Bolzen 6 und etwas entfernt von ihnen sind Stützen J befestigt, die abstandsweise (Fig· 2) Vorspannungs-Hilfskragfedern 8 tragen, welche sich mit ihren Spitzen an die Blattfedern 5 anlegen und sie in auf die Sitzfläche 9 weisender Krümmung abbiegen·

Durch diese Vorspannungsfedern 8 werden alle Schwingungen der Blattfedern 5 unabhängig von der Gasströraungsrichtung in der Leitung 1 wirksam unterdrückt· Die Sitzfläche 9, gegen die die Blattfedern 5 bei geschlossener Sperre angedrückt werden, befindet sich dabei entweder an einem benachbarten, mitwirkenden Lamellenglied oder am lagefesten Teil der Sperre. Dabei werden die Blattfedern 5 solange entgegen der Kraft der Vorspannungsfedern 8 zurückgepresst, bis sie flach sind, und dichten dabei gegen die Sitze 9 ab.

Es ist leicht ersichtlich, dass die Vorspannungsfedern 8 zusätzlich zu ihrer dämpfenden Wirkung auch den bisher nur von der Elastizität der Blattfedern 5 gelieferten Abdichtungseffekt verstärken und diesen daher bei der erfindungsgemässen Sperre wesentlich verbessern. Gleichzeitig erhöhen die Vorspannungsfedern auch noch die Widerstandskraft der Sperrabdichtung gegen ümkehrdruckwellen·

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In den Fällen, in denen infolge Raumbeschränkung nur kurze Vorspannungsfedern anwendbar sind, kann man ihre Biegsamkeit dadurch erhöhen, dass man ihnen ,Hie in den Figuren 5 und 6 dargestellt ist, eine passende Biegung erteilt. In Figur 6 ist überdies noch in strichpunktierten Linien der Krümmungszustand der Feder angedeutet» den sie bei Nichtanliegen am Sitz 9 haben würde»

Vom Herstellerstandpunkt aus'gesehen nützlich und deshalb bisher Ubliohe Praxis ist es, die Abdiohtungsfedern in Flachform herzustellen und ihnen dadurch die Abdichtungsspannung zu g

erteilen, dass man sie bis zum Anschlag an eine Sitzfläche verbiegt. Dabei kann man aber, wie weiter oben erläutert wurde, an einer Ecke des Lamellengliedes keine wirksame Abdichtung schaffen. Im Gegensatz dazu werden bei der erfindungsgemässen Sperre die Blattfedern 5 anfangs von den Vorspannungsfedern 6 gekrümmt und gehen bein Absohliessen in Flachstellung ( Fig. 4) über, wobei sie durch die dann unter Spannung geratenen Vorspannungsfedern an ihren ebenfalls flachen Sitz angepresst werden. Infolge ihrer Flaohlage in Sehliesstellung ermöglichen die Blattfedern 5 die Schaffung einer lückenlos durchgehenden Abdichtung, weil dann benachbarte Blattfedern längs ihrer geraden Kanten genau ausgefluchtet werden können, also auch an den Ecken ein praktisch gasdichter Abschluss geschaffen wird und | die bisher dort unvermeidlich auftretenden Leckstellen vermieden werden.

Die Figuren 7 und 8 zeigen eine Viellamellen-Sperre, die sich für Betriebsbedingungen mit umkehrender Oasströmung oder Druckdifferenz eignet. Unter Benutzung der gleichen Bezugsziffern wie bei den vorangehenden Figuren ist die Sperre in einen Fuchs 1 eingebaut und weist quer zum Fuchs verlaufende Trägerwellen 2 ■ für Lamellenglieder 3 auf, die mit Hilfe der Betätigungsvorrichtung 4 um etwa 90° zwischen Offen- und Schliesstelluag verlagerbar sind. Diese Vorrichtung 4_tdie -in nicht dargestellter Weise-

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durch Handrad, Motor oder hydraulischen Antrieb betätigt werden kann, besteht aus den Kurbeln 10 nebst Verbindungsstange 11.

An der Innenwand der Sperre und rund um den Leitungs- oder Füchsquerschnitt herum ist ein Satz von Kragblattfedern 5a angeordnet· Die Lamellenglieder andererseits sind Sämtlich an ihrer Aussenkante mit einem vollen Satz Blattfedern 5b ausgestattet. Die abdichtenden Blattfedern 5a und 5b sind dabei derart zueinander angeordnet, dass sich bei geschlossenen Lamellen jeweils zwei Blattfedern gegenüberstehen und längs aller abzudichtenden Kanten eine Doppeldichtung bilden. Diese besteht am Fuchsumfang aus einer Blattfeder 5a und einer Blattfeder 5b und am Treffpunkt zweier Lamellen aus zwei gegenständigen Blattfedern 5b. Sämtliche Blattfedern legen sich dabei in Schliesstellung jeweils an ein Gegenlager 9a oder 9b am Sperrerahmen bzw. an den Lamellengliedern an.

Infolge dieser Doppeldichtung hebt eine Gasdruckumkehr nicht die abdichtende Wirkung der Blattfedern auf, da je nachdem, welche Ventilseite unter Druck steht, die dort befindliche Blattfeder abdichtend wirkt und darin überdies vom belastenden Gasdruck unterstützt wird.

Falls ein Ventil Umkehrdrucken beträchtlichen Ausmasses ausgesetzt ist, wie dies bei Explosionsschutzsperren der Fall ist, versieht man die Doppeldichtung mit zusätzlichen Vorspannungsfedern, um die Merkmale der früher beschriebenen Ausführungsformen zu vereinigen.

Wie aus den Figuren 9 und 10 ersichtlich ist, lässt sich die Erfindung Auch auf Schieberaperren anwenden, bei denen ein Sohieberglied 20 durch ein Paar umsteuerbarer Druckluft-Hebevorrichtungen 21 zwischen Offen- und Schließstellung verlagert werden kann.

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Ih geöffneter Stellung befindet sich der Schieber 20 mit Ausnahme seiner im Sperrerahmen verbleibenden Unterkante völlig ausserhalb des Fuchses.

Bei dieser Anordnung ist der Sperrerahmen ringsum mit einer lagefesten Boppeldichtung ausgestattet, die aus einem Paar gegenständiger Blattfedern 25 besteht, welche durch Vorspannungsfedern 28 gekräftigt sind und sich bei in Schliessteilung gebrachtem Schieber diesseits und jenseits an ihn anlegen und dadurch eine Dichtung gegen Druck sowohl von der einen als auch von der anderen Schieberseite her schaffen.

Im Oberteil der Figur 9 ist in strichpunktierten Linien die Lage des Schiebers in seiner Offenstellung angedeutet.

Ersichtlicherweise suchen sich bei der Doppeldichtung die paarweise gegenüberstehenden Blattfedern aufeinander zu zu krümmen und tun dies auch tatsächlich bodenkantenlängs bei aufgezogenem Schieber. Daher muss man beim Einbringen ctes Schiebers in seine Schliesstellung dafür sorgen, dass seine Unterkante wieder in den Spalt zwischen den bodenseitigen Federn 25 eintreten kannj der unter der Einwirkung der Vorspannungsfedern 28 auf weniger als Schieberbreite verengt wurde.

Dies geschieht bei der Äusführungsform gemäss Figuren 9 und dadurch, dass man die Führungs- bzw. Bodenkante des Schiebers mit Einführungsschrägen versieht, die bei ihrer Abwärtsbewegung von den Sperrseiten her die Blattfedern auseinanderdrücken und gleichzeitig spannen.

Eine Abwandlung der Schiebersperre gemäss Figuren 9 und 10 ist in den Figuren 11 und 12 veranschaulicht. Diese in eine Leitung 31 eingebaute Sperre besteht aus einem Aussenrahmen 32 und eiriini

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Sohieberglied 33, das in Figur 11 rait vollen Linien in die Leitung ausfüllender Schliess- und in strichpunktierten Linien in rückgezogener bzw. Offenstellung dargestellt ist.

Das Schieberglied 33 weist die Form eines Hohlkastens mit schräger Vorder- und Rückwand 33a auf, die beide ringsum mit einer fortlaufenden Abdichtung aus Kragblattfedern früher beschriebener Art versehen sind, wobei die Blattfedern 34 durch die Hilfs-Vorspannungsfedern 35 vorbelastet und gespannt werden·

Die seitenkantenabdichtungen des Schiebergliedes 33 sind die gleichen wie weiter oben.

Die Abdichtungen an Schieberober- und -unterkante arbeiten mit rahmenfesten Widerlagern 36, 36a zusammen, die die gleiche Schräge wie die Schieberwände 33a aufweisen.

Wenn OftUI das Schieberglied 33 mit Hilfe des Kolben-Zylinder-Hubwerks 37 hochgebracht wird, passiert es schnell die Widerlager 36* bis es die Schliesstellung erreicht hat. In diesem Zeitpunkt legen sich die normalerweise von den Vorspannungsfedern 35 auswärts gedrängten (Fig. lld) Blattfedern an der Schieberunterkante an die rahmenfesten Widerlager 36 an und werden bei der Weiterbewegung des Schiebers an sie durch dieselben Vorspannungsfedern 35 voll dichtend angedrückt.

Am Schieberkopfende andererseits kommen die auswärts gebogenen Blattfedern 34 (Fig. lic) zunächst mit einem Führungsglied 38 der Widerlager 36a in Kontakt und werden dadurch anschllessend zur Anlage an die Widerlagerinnenflächen 39 (Pig· Ha) gebrächt. Auf diese Weise wird ebenfalls wieder eine Doppeldichtung geschaffen, die gegen Umkehr des in der Sperre bestehenden Oasdrucks schützt.

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Infolge seiner Hohlform kann das Schieberglied 33 In zurückgezogener Stellung das Hubwerk überdecken, das somit nur als zentral anbringbare Einzelvorrichtung vorhanden zu sein braucht·

Die Kellform des Schiebergliedes 33 andererseits bietet den Vorteil, dass seine Dichtungen allseitig bis auf die letzten wenigen Zentimeter Bewegung ohne Spannung bleiben und sich in weit weicherer Art an Ihre Widerlager anlegen.

Figur 13 schliesslioh zeigt ein Explosionsschutzventil gleicher Zwecksetzung wie bei den Figuren 11 und 12, d.h. alt gegen Unterdrücke* schützender Abdichtung aus vorgespannten Kragblatt· federn, jedoch In Form einer Mehrlamellen-Sperre· Ihre Lamellen sind dabei in der oberen Figurenhälfte In Schliess- und in der unteren Figurenhälfte In Offenstellung gezeichnet·

Der gesamte Umfang aller Lamellen sowie die entsprechenden Teile des Rahmengliedes sind mit Sätzen von Kragfederblättern 45 besetzt, die bei nicht geschlossener Lamelle durch Vorspannungsfedern 48 ausgebogen werden. In Schliesstellung andererseits überlappen sich die Federn 45 und werden durch ihre Hilfsfedern 48 an das entsprechende Widerlager 49 angepresst·

Die Lamellen 43 sind auf Wellen 42 montiert, die durch ein gemeinsames Hebelgetriebe 44 betätigt werden« Dieses Getriebe wird normalerweise durch ein Gegengewicht in die der Sperresohliessteilung entsprechende Lage gedrängt· Wenn man die Sperre öffnen will, hebt man das Oewicht vo» Hand an und arretiert es in dieser Lage durch eine nicht dargestellte Falle· Diese kann ihrerseits wieder durch ein Solenoid 46 «!rückgezogen werden, worauf das Gegengewicht wieder abfällt und die Sperre Über ein Segmentgetriebe 47 versohllegst· Auf diese Weise kann »an eine Mehrzahl solcher Explosionsschutzventile von einer Fernsteuerungszentrale aus gleichzeitig sohliessen.

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Claims (10)

1. -χ-

   Thermo-Technic al

   Development Limited

   London, England

   Pat ent ansprüc he

   Sperre aus festen und beweglichen Gliedern und sie bei geschlossener Sperre gegeneinander abdichtenden Kragblattfeder-Abdichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass jede solche Abdichtung eine Kragblattfeder und federnde Glieder aufweist, die die Blattfeder in freier Stellung gespannt halten und ihrerseits bei geschlossener Sperre so gespannt sind, dass sie die Blattfeder an einen Sitz andrücken.
2. 2. Sperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die federnden Mittel aus einer Vorspannungsfeder oder mehreren solcher besteht.
3. 3. Sperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kragdichtungen derart angeordnet sind, dass sie in Schliessteilung durch die federnden Mittel so gepresst werden, dass sie sich in flacher Ebene an ihr Widerlager anlegen.
4. 4. Sperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kragdichtungen derart angeordnet sind, dass sie nach der höheren Seite des Druckunterschieds hin weisen.

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5. 5. Sperrventil für einen Fuchs oder eine Leitung in Form eines die Leitung durchsetzenden Rahmenwerks als lagefestern Glied, mindestens einem innerhalb der Leitung zwischen Offen- und Schliesstellung verlagerbaren, beweglichen Glied und der Abdichtung dienenden, biegsamen Kragblattfedern, dadurch gekennzeichnet, dass es zwei Satz von in Leitungsrichtung gegeneinander gerichteten, biegsamen Kragblattfedern aufweist, die somit bei geschlossenem Ventil durch ihr entgegengesetztes Zusammenwirken die Leitungsabdichtung bewirken. .
6. 6. Sperrventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kragblattfeder mit einem federndem Mittel versehen ist, das sie in freier Stellung unter Spannung setzt und selbst gespannt ist, um die Blattfeder in Schliesstellung an ein Widerlager anzupressen.
7. 7. Sperrventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das federnde Mittel aus einer Vorspannungsfeder oder mehreren solcher besteht.
8. 8. Schieber-Sperrventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kragblattfedern an gegenüberliegenden Seiten g der Schieber- oder Rahmenränder derart angeordnet sind, dass sie in Schliesstellung einen Rand des entsprechenden anderen Gliedes überlappen.
9. 9. Sperrventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungs- z.B. Bodenkante des Schiebers oder Rahmens mit Einführungsschrägen versehen sind, um die Kragblattfedern in ihre Schliesstellung einzuführen.
10. 10. Schieber-Sperrventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber im allgemeinen keilförmig ausgestaltet ist.

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