DE2825205A1 - Vorrichtung zur einspeisung eines gases in eine in einem kanal stroemende fluessigkeit - Google Patents
Vorrichtung zur einspeisung eines gases in eine in einem kanal stroemende fluessigkeitInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einspeisung eines Gases in eine in einem Kanal strömende Flüssigkeit unterhalb
des in dem Kanal aufrechterhaltenen Flüssigkeitsspiegels.
Aus der DE-OS 24 00 602 ist ein Verfahren zur Behandlung
von in einem Abwasserkanal befindlichem Abwasser bekannt, bei dem mit Sauerstoff angereichertes Gas unter Druck im Hinblick
darauf In das Abwasser eingeleitet wird, daß eine bakterielle Bildung von Schwefelwasserstoff in den Abwasserkanälen vermieden
wird. Zur Einleitung des mit Sauerstoff angereicherten Gases wird ein in das Abwasser eingetauchtes Injektorrohr, das
an einen Sauerstoffkonverter angeschlossen ist, verwendet. Durch den Einsatz eines solchen Injektorrohres wird jedoch
der freie Querschnitt des Abwasserkanals beeinträchtigt, so daß in dem Abwasser mitgeführte Inhaltsstoffe an dem Injektorrohr
hängenbleiben und dieses weitgehend zusetzen können, wodurch der Gaseintrag vermindert wird. Bei einer deshalb immer
wieder notwendigen Inspektion des Injektorrohres muß der Abwasserkanal geöffnet und währenddessen die Abwasserförderung
unterbrochen werden.
Neben einer Sauerstoffanreicherung von einem in einem Abwasserkanal strömenden Abwasser besteht oft auch die Notwendigkeit,
andere in einem Kanal strömende Flüssigkeiten mit einem Gas anzureichern. Als Beispiele lassen sich die Stickstoffbegasung
von Wein oder die Ozonisierung von Trinkwasser anführen. Gegenüber Abwasser ist z.B. bei Trinkwasser nicht damit zu rechnen,
daß Schmutzstoffe enthalten sind. Bei der Gasanreicherung solcher Flüssigkeiten kann es deshalb gegenüber der Abwasserbegasung in
einem Kanal von Vorteil und direkt erwünscht sein, den freien Querschnitt des Kanals an der Gaseintragstelle zu verengen, um
durch eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit oder durch Wirbelbildung an der Gaseintragstelle die Gaslöslichkeit
zu verbessern. Wenn auch in einem solchen Fall die Gefahr der Verschmutzung der Gaseintragvorrichtung und damit der Beeinträchtigung
des Gaseintrages wesentlich geringer ist als bei
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derSauerstoffanreicherung von in einem Kanal strömenden Abwasser,
so ist es doch von Zeit zu Zeit erforderlich, die Gaseintragvorrichtung zu überprüfen, um einen ungestörten Gaseintrag
sicherstellen zu können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Einspeisung eines Gases
in eine in einem Kanal strömende Flüssigkeit zu entwickeln, mit der ein möglichst feinblasiger Gaseintrag in die in den Kanal
strömende Flüssigkeit erreicht werden kann und bei der auf einfache Weise die Wartungsmöglichkeiten verbessert sowie die
notwendigen Wartungszeiten verkürzt sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kanal mindestens einen über einen Gasanschluß mit einer
Gasversorgungseinheit in Verbindung stehenden abgeschlossenen Rohrstutzen aufweist, in dem ein gegebenenfalls in die in dem
Kanal strömende Flüssigkeit hineinragender Gasverteiler unter Aufrechterhaltung des Flüssigkeitsstromes durch den Kanal herausnehmbar
angeordnet ist.
Mit dieser erfindungsgemäßen Gaseintragvorrichtung gelingt es, aufgrund der Herausnehmbarkeit des Gasverteilers aus
dem Rohrstutzen auch während des Strömens der Flüssigkeit in dem Kanal die Durchführbarkeit von notwendigen Wartungsarbeiten an
dem Gasverteiler zu erleichtern und aufgrund der verbesserten Wartungsmöglichkeiten stets einen möglichst feinblasigen Gaseineintrag
zu verwirklichen.
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Bei solchen Flüssigkeiten, die fast keine Schwebstoffe mit sich führen, wie z.B. bei Trinkwasser, kann dabei der feinblasige
Gaseintrag noch dadurch unterstützt werden, daß der Gasverteiler aus dem Rohrstutzen in die in dem Kanal strömende
Flüssigkeit hineinragt. Die dadurch bedingte Verengung des Strömungsquerschnittes des Kanals bewirkt eine höhere Strömungsgeschwindigkeit
der Flüssigkeit in dem Kanal, wodurch infolge der erhöhten Strömungsgeschwindigkeit sehr kleine Gasblasen
von dem Gasverteiler abgeschert werden.
Insbesondere bei der Sauerstoffanreicherung von in dem Kanal strömenden Abwasser ist es vorteilhaft, wenn der Gasverteiler
den Rohrstutzen zum Kanal hin derart abschließt, daß der Querschnitt des Kanals an der Stelle der Einmündung des
Rohrstutzens dem freien Querschnitt des Kanals vor und hinter der Einmündung des Rohrstutzens weitgehend entspricht. Durch
einen solchen Einbau des Gasverteilers in der Peripherie des Kanals wird der Strömungsquerschnitt des Kanals in keiner Weise
beeinträchtigt. In dem Abwasser mitgefUhrte Inhaltsstoffe können nicht mehr an dem Gasverteiler hängen bleiben.
Unabhängig davon, ob der Gasverteiler in die in dem Kanal strömende Flüssigkeit hineinragt oder nicht, ist es zur
Erzielung eines feinblasigen Gaseintrags von Vorteil, den Gasverteiler als feinporige Platte mit weitgehend homogener Porosität
auszubilden. Eine solche feinporige Platte kann beispielsweise aus Sintermetall, Keramik oder Glas gefertigt sein. Durch
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die homogene Porosität dieser Werkstoffe wird erreicht, daß die aus den einzelnen Poren der Platte austretenden Gasblasen
in Abhängigkeit vom Porenradius und vom Gasdurchsatz weitgehend gleich groß sind und die Gefahr des Anlagerns von kleineren an
größere Gasblasen, was die Gaslöslichkeit beeinträchtigen würde, vermindert ist. Zur Befestigung der feinporigen Platte kann
diese in einer dem Querschnitt des Rohrstutzens entsprechenden gasdurchlässigen und aus dem Rohrstutzen herausnehmbaren Halterung
angeordnet sein.
Das Herausnehmen des Gasverteilers aus dem Rohrstutzen ist nach einer vorteilhaften Ausbildungsform der erfindungsgemäßen
Gaseintragsvorrichtung dadurch möglich, daß der Rohrstutzen an seinem vom Kanal abgewandten Ende durch einen abnehmbaren
Deckel verschlossen ist, in dem Deckel eine den Gasverteiler bewegende Spindel drehbar gelagert ist und der Rohrstutzen
ein Verschlußorgan aufweist, durch das nach einem Zurückdrehen der Spindel der Rohrstutzen zum Kanal hin absperrbar ist. Zur
Reinigung des Gasverteilers kann dann nach einem Zurückdrehen der Spindel bis zum Anschlag des Gasverteilers an den den Rohrstutzen
verschließenden Deckel und nach Verschließen des Verschlußorgans der Deckel abgenommen werden, wodurch der Gasverteiler
an der Unterseite des Deckels zugänglich wird.
Um zu vermeiden, daß bei einer Abnahme des Deckels die beim Zurückdrehen der Spindel und des Gasverteilers in den Bereich
des Rohrstutzens zwischen Deckel und Verschlußorgan einge-
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drungene Flüssigkeit plötzlich aus dem Rohrstutzen ausströmt, ist es vorteilhaft, wenn der Rohrstutzen im Bereich zwischen
Verschlußorgan und Deckel eine Plüssigkeitsablaßeinrichtung, wie z.B. einen einfachen Hahn, aufweist, über die nach einem
Verschließen des Verschlußorgans und vor Abnahme des Deckels die im Bereich zwischen Verschlußorgan und Deckel vorhandene
Flüssigkeit abgelassen werden kann.
Das Verschlußorgan kann mit Vorteil als Kugelhahn ausgebildet und die Spindel mit dem Gasverteiler in Offenstellung
des Kugelhahns durch diesen ein- und ausdrehbar sein. Der Einsatz eines Kugelhahns als Verschlußorgan erlaubt die
Herstellung der Gaseintragvorrichtung unter Verwendung von genormten Bauteilen, was die Herstellungskosten günstig beeinflußt.
In gleicher Weise ist es aberauch möglich, als Verschlußorgan einen Absperrschieber zu verwenden. Dieser hat gegenüber
dem Kugelhahn den Vorteil, daß er eine geringere Baulänge der
■Gaseintragvorrichtung erfordert und somit leichter insbesondere
an einem Abwasserkanal angeordnet werden kann.
Eine noch geringere Baulänge erfordert eine andere vorteilhafte Ausbildungsform der Gaseintragvorrichtung, bei der
der Rohrstutzen vom Kanal weggerichtet eine mindestens halbkugelförmige Erweiterung aufweist, bei der in die Erweiterung eine
den Rohrstutzen abdichtende, um eine Querachse des Rohrstutzens drehbare und mindestens eine zur Querachse des Rohrstutzens
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parallele Schnittfläche aufweisende Kugel eingesetzt ist und bei der die Schnittfläche der Kugel zur Aufnahme des Gasverteilers
ausgebildet und der Gasverteiler so bemessen ist, daß er höchstens dem Umfang der Kugel entspricht. Da bei einer
solchen Gaseintragvorrichtung zum einen die aus dem Rohrstutzen ein- und ausdrehbare Spindel entfällt und zum anderen die Kugel
so anzuordnen ist, daß der auf ihrer Schnittfläche angeordnete Gasverteiler den Rohrstutzen an seiner Einmündung zum Kanal
hin abschließt, ist die Baulänge des Gasverteilers in diesem Fall praktisch nur von dem Durchmesser der Kugel bestimmt. Außerdem
werden weniger Bauteile zur Herstellung der Gaseintragvorrichtung benötigt, da in diesem Pall die Kugel gleichzeitig
als Verschlußorgan des Rohrstutzens und als Halterung für den Gasverteiler ausgebildet ist. Als Gasverteiler ist es zweckmäßig,
eine feinporige Platte, die nicht über den Umfang der Kugel hinaussteht, in die Schnittfläche der Kugel einzusetzen. Zur
Inspektion oder Reinigung der feinporigen Platte braucht die Kugel nur um l80 gedreht zu werden, wobei die zunächst an der
Einmündung des Rohrstutzens in den Kanal liegende feinporige Platte an das hintere offene Ende des Rohrstutzens geschwenkt
wird. Ist die Kugel mit zwei sich gegenüberliegenden parallel zur Querachse des Rohrstutzens verlaufenden Schnittflächen und
feinporigen Platten auf den Schnittflächen versehen, so kann während der Wartung der einen Platte auf der einen Schnittfläche
der Gaseintrag über die andere Platte der anderen Schnittfläche
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aufrechterhalten werden.
Zur Gasversorgung der auf den Schnittflächen angeordneten feinporigen Platten weist die Kugel mit Vorteil Bohrungen
auf, die jeweils die in einer Stellung zum Kanal hin befindliche Schnittfläche mit dem Gasanschluß am Rohrstutzen verbinden.
Weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Gaseintragvorrichtung werden anhand zweier in den Figuren schematisch dargestellter
AusfUhrungsbeispiele näher erläutert, wobei in beiden Figuren für die gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet
sind.
Es zeigt:
Figur 1 eine Gaseintragvorrichtung an einem im Querschnitt dargestellten Kanal mit einem Rohrstutzen, In dem
als Gasverteiler eine feinporige Platte und als Verschlußorgan ein Kugelhahn angeordnet ist;
Figur 2 eine Gaseintragvorrichtung an einem im Querschnitt dargestellten Kanal mit einem eine halbkugelförmige
Erweiterung aufweisenden Rohrstutzen, in die als Verschlußorgan und als Halterung für den Gasverteiler
eine Kugel eingesetzt ist.
In den Figuren ist mitlein eine strömende Flüssigkeit aufnehmender Kanal beliebigen Querschnitts und mit 10 ein in
dem Kanal 1 aufrechterhaltener Flüssigkeitsspiegel bezeichnet. Unterhalb des FlUssigkeitsspiegels 10 weist der Kanal 1 einen Rohr-
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stutzen 2 auf, der über einen ein Regelventil besitzenden Gasanschluß
4 mit einer nicht dargestellten Gasversorgungseinheit in Verbindung steht.
Gemäß der AusfUhrungsform der Gaseintragvorrichtung nach Figur 1 ist am Rohrstutzen 2 als Verschlußorgan ein Kugelhahn
8 angeflanscht, dessen Kugel mit einer Bohrung versehen ist, die dem Innenquerschnitt des Rohrstutzens 2 entspricht. Das
freie Ende des Kugelhahns 8 ist mit einem abnehmbaren Deckel 3 verschlossen. An dem Deckel 3 ist der Gasanschluß 4 sowie eine
Flüssigkeitsablaßeinrichtung 9 angebracht. Außerdem ist in dem Deckel 3 eine Spindel J drehbar gelagert, die an ihrem durch
die Bohrung der Kugel des Kugelhahns 8 in den Rohrstutzen 2 hineinragenden Ende eine gasdurchlässige, dem Innenquerschnitt des
RohrStutzens 2 entsprechende Halterung 6 trägt, in der auf der
dem Kanal 1 zugewandten Seite als Gasverteiler 5 eine feinporige Platte eingesetzt ist.Die feinporige Platte ist, um einen feinblasigen Gaseintrag zu ermöglichen, aus einem Werkstoff mit
möglichst homogener Porosität, wie z.B. Sintermetall, Keramik oder Glas, gefertigt.
Die gezeichnete Stellung der Gaseintragvorrichtung entspricht der Betriebsstellung des Gasverteilers. Dabei ist insbesondere
bei einer Sauerstoffanreicherung von in dem Kanal 1 strömendem Abwasser die als Gasverteiler 5 verwendete feinporige
Platte mit Hilfe der Spindel gerade soweit in dem Rohrstutzen 2 vorgeschoben, daß der Querschnitt des Kanals 1 durch die feinpo-
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rige Platte gegenüber dem stromauf und stromab des Rohrstutzens 2 liegenden Kanalquerschnitt nicht verengt oder erweitert ist.
Diese Anordnung des Gasverteilers 5 an der Peripherie des Kanals hat den Vorteil, daß bei einer Sauerstoffanreicherung von in
dem Kanal strömendem Abwasser sich die im Abwasser mitgeführten Inhaltstoffe an dem Gasverteiler nicht festhängen können.
Anstelle der als Gasverteiler verwendeten feinporigen Platte können jedoch in der Halterung 6 auch solche Gasverteiler
angeordnet sein, die in die in dem Kanal strömende Flüssigkeit hineinragen und den Strömungsquerschnitt des Kanals verengen.
Dies kann beispielsweise bei der Ozonisierung von Trinkwasser vorteilhaft sein, da dann durch den verengten Strömungsquerschnitt
eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit und damit ein verbessertes Abscheren besonders kleiner Gasblasen von dem Gasverteiler
erzielt werden kann. Als Gasverteiler sind in diesem Fall beispielsweise tragflügelähnliche Profile und eine poröse Oberfläche
aufweisende Rippen denkbar, die parallel nebeneinander angeordnet zwischen sich venturiartige Spalte bilden und über
eine Gasversorgungsleitung untereinander und mit der Halterung in Verbindung stehen.
In Betriebsstellung ist die Flüssigkeitsablaßeinrichtung 9 geschlossen, während über den Gasanschluß 4 das zur Anreicherung
der in dem Kanal 1 strömenden Flüssigkeit bestimmte Gas durch die Bohrung der Kugel des Kugelhahns 3 in den Rohrstutzen
2 und zum Gasverteiler 5 geleitet wird. Ist ein Reinigen
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oder Auswechseln des Gasverteilers 5 notwendig, wird die Gaszufuhr
mit Hilfe des in dem Gasanschluß 4 angeordneten Ventils unterbrochen und der Gasverteiler 5 mit Hilfe der Spindel 7
durch die Bohrung der Kugel des Kugelhahns 3 bis zum Anschlag der Halterung 6 an dem Deckel 35 zurückgezogen. Anschließend
kann der Kugelhahn 8 durch Drehung seiner Kugel verschlossen werden, so daß der Rohrstutzen 2 abgesperrt ist und die in dem
Kanal 1 strömende Flüssigkeit nicht durch den Rohrstutzen 2 abfließen kann. Nach einem Ablassen der beim Zurückziehen des
Gasverteilers 5 bis zum Anschlag der Halterung 6 an den Deckel J>
in den Bereich zwischen der Kugel des Kugelhahns 8 und dem Deckel J5 eingedrungenen Flüssigkeit über die Flüssigkeitsablaßeinrichtung
9 kann der Deckel j5 von dem Kugelhahn 8 abgeschraubt und zusammen mit der Spindel J und der daran befestigten und den
Gasverteiler 5 tragenden Halterung 6 abgenommen werden, wodurch der Gasverteiler 5 an der Unterseite des Deckels 35 zugänglich
ist. Der Zusammenbau und der Betriebseinsatz der Gaseintragvorrichtung erfolgt in umgekehrter Reihenfolge.
Bei der Ausföhrungsform der Gaseintragvorrichtung
nach Figur 2 weist der Rohrstutzen 2 eine vom Kanal 1 weggerichtete halbkugelförmige Erweiterung 12 auf, in die eine den
Rohrstutzen 2 abdichtende und auf einer Welle 11 um eine Querachse des Rohrstutzens 2 drehbare Kugel 1J5 eingesetzt ist. Die
Kugel 13 besitzt zwei gegenüberliegende und zur Querachse des
Rohrstutzens 2 parallele Schnittflächen 15a, 15b, in die als
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feinporige Platten ausgebildete Gasverteiler 5a, 5b eingesetzt sind. Die Abmessungen der feinporigen Platten sind so bemessen,
daß sie nicht über den Umfang der Kugel 13 hinausragen. Damit auch in diesem Fall der Gasverteiler 5 den Strömungsquerschnitt
des Kanals 1 nicht verändert, ist die halbkugelförmige Erweiterung 12 des Rohrstutzens 2 so angeordnet, daß die in ihr auf
der Welle 11 sitzende und den Rohrstutzen 2 abdichtende Kugel mit jeweils einer ihrer Schnittflächen 15a, 15b und der darauf
angeordneten feinporigen Platte 5a, 5b in die Peripherie des Kanals zu liegen kommt. Zur Zuführung von Gas vom Gasanschluß 4
am Rohrstutzen 2 zu den auf den Schnittflächen 15a, 15b angeordneten
feinporigen Platten 5a, 5t> besitzt die Kugel 13 Bohrungen
l4a, l4b, die jeweils die in einer Stellung zum Kanal hin befindliche Schnittfläche 15a, 15b mit dem Gasanschluß 4 verbinden.
Diese Bohrungen l4a, l4b enden in den Schnittflächen 15a, 15b in Aussparungen l6a, lob, um eine Gasverteilung hinter den feinporigen
Platten 5a, 5t>
zu ermöglichen.
Zum Reinigen oder Auswechseln eines Gasverteilers muß die Kugel 13 nur auf ihrer Welle 11 um l8o° gedreht werden,
so daß die beiden sich genau gegenüberliegenden Schnittflächen 15a, 15b mit ihren feinporigen Platten 5a, 5b gerade vertauscht
sind. Die Gaszufuhr in die in dem Kanal 1 strömende Flüssigkeit braucht dabei nur für den kurzen Moment des Drehens der
Kugel 13 unterbrochen zu werden.
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Selbstverständlich kann die Kugel aber auch nur eine Schnittfläche mit einem Gasverteiler aufweisen. Dann muß jedoch
die Gaszufuhr in die in dem Kanal strömende Flüssigkeit über die Dauer der Reinigung des Gasverteilers unterbrochen werden.
Um einen möglichst einfachen Aufbau der Gaseintragvorrichtung zu erhalten, ist es möglich, in die halbkugelförmige
Erweiterung des Rohrstutzens eines Kugel eines Kugelhahns einzusetzen, die Bohrung der Kugel auf der einen Seite mit einem
Deckel und auf der anderen Seite mit einem Gasverteiler zu verschließen, und den Gasanschluß am Rohrstutzen mit der Bohrung
der Kugel zu verbinden. Dadurch können bereits genormte und vorgefertigte Teile auch beim Aufbau einer solchen Gaseintragvorrichtung
Verwendung finden.
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Claims (1)
- Patentansprüche(l) Vorrichtung zur Einspeisung eines Gases in eine in einem ~ Kanal strömende Flüssigkeit unterhalb des in dem Kanal aufrechterhaltenen Flüssigkeitsspiegels, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (l) mindestens einen über einen Gasanschluß (4) mit einer Gasversorgungseinheit in Verbindung stehenden abgeschlossenen Rohrstutzen (2) aufweist, in dem ein gegebenenfalls in die in dem Kanal (l) strömende Flüssigkeit hineinragender Gasverteiler (5) unter Aufrechterhaltung des Flüssigkeitsstromes durch den Kanal (l) herausnehmbar angeordnet ist.2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasverteiler (5) den Rohrstutzen (2) zum Kanal (l) hin derart abschließt, daß der Querschnitt des Kanals (l) an der Stelle der Einmündung des Rohrstutzens (2) dem freien Querschnitt des Kanals (l) vor und hinter der Einmündung des Rohrstutzens (2) weitgehend entspricht.3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasverteiler (5) als feinporige Platte mit weitgehend homogener Porosität ausgebildet ist.ORIGINAL INSPECTED9098S0/0359LINDtZ AKTIENGESELLSCHAFTk. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrstutzen (2) an seinem vom Kanal (l) abgewandten Ende durch einen abnehmbaren Deckel (3) verschlossen ist, in dem Deckel (3) eine den Gasverteiler (5) bewegende Spindel (7) drehbar gelagert ist und der Rohrstutzen (2) ein Verschlußorgan (8) aufweist, durch das nach einem Zurückdrehen der Spindel (7)der Rohrstutzen (2) zum Kanal (l) hin absperrbar ist.5· Vorrichtung nach Anspruch ^, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrstutzen (2) im Bereich zwischen Verschlußorgan (3) und Deckel (3) eine Flüssigkeitsablaßeinrichtung (9) aufweist.6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußorgan (8) als Kugelhahn ausgebildet ist und die Spindel (7) mit dem Gasverteiler (5) in Offenstellung des Kugelhahns durch diesen ein- und ausdrehbar ist.7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußorgan (8) ein Absperrschieber ist.8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrstutzen (2) vom Kanal weggerichtet eine mindestens halbkugelförmige Erweiterung (12) aufweist, in die Erweiterung (12) eine den Rohrstutzen (2) abdichtende, um909850/03599.LINDE AKTIENGESELLSCHAFTeine Querachse des Rohrstutzens (2) drehbare und mindestens eine zur Querachse des Rohrstutzens (2) parallele Schnittfläche (15a, 15b) aufweisende Kugel (13) eingesetzt ist, die Schnittfläche (15a, 15b) der Kugel (13) zur Aufnahme des Gasverteilers (5a, 5b) ausgebildet und der Gasverteiler (5a, 5b) so bemessen ist, daß er höchstens dem Umfang der Kugel (13) entspricht.Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (13) Bohrungen (l4a, l4b) aufweist, die jeweils die in einer Stellung zum Kanal (l) hin befindliche Schnittfläche mit dem Gasanschluß (4) am Rohrstutzen (2) verbinden.909850/0358
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