DE2839774A1 - Vorrichtung zur einstellung des durchflussquerschnitts eines ventils - Google Patents

Vorrichtung zur einstellung des durchflussquerschnitts eines ventils

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DE2839774A1 DE19782839774 DE2839774A DE2839774A1 DE 2839774 A1 DE2839774 A1 DE 2839774A1 DE 19782839774 DE19782839774 DE 19782839774 DE 2839774 A DE2839774 A DE 2839774A DE 2839774 A1 DE2839774 A1 DE 2839774A1
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Description

PaterUanv-zalte Dipl. tig. Hanr- .-üigen Müller Dr. vet: an,. TLcrisa Eerocdt
Dr.-leg. UcTis I.:;f'i
Luciie-Grchr.-StraSs 38 D 3 Müochan 8.0
Yoram PALTI
51 Ruth Street
Haifa / Israel
Vorrichtung zur Einstellung des Durchflußquerschnitts eines Ventils
030013/0124
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einstellung des Durchflußquerschnittes eines Ventils für gasförmige oder flüssige Fluide, insbesondere eines Ventils an einer Einrichtung zur intravenösen Infusion von Flüssigkeiten, mit einem Ventilgehäuse, einer Ventilöffnung und einem mit dieser zusammenwirkenden Ventilstößel.
Eine Vorrichtung zur Einstellung des Durchflusses einer Flüssigkeit ist aus der DE-OS 26 44 140 bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird der Querschnitt einer Ventilöffnung mit Hilfe eines Nadelventiles eingestellt, das mittels eines Gewindes axial bewegbar ist. Der zugehörige Gewindebolzen erstreckt sich durch das Gehäuse der Vorrichtung nach außen und ist manuell betätigbar.
Nachteilig hierbei ist, daß längs des Gewindes und trotz der Verwendung von Dichtungen, Keime von außen nach innen einwandern können, was insbesondere bei Verwendung der Vorrichtung in Verbindung mit einer intravenösen Infusion zu schweren Schäden bei den Patienten führen kann. Nachteilig ist ferner, daß der Eintritt von Luft längs des Gewindes des Nadelventils nicht mit letzter Sicherheit ausgeschlossen werden kann, was eine große Gefahr für die Patienten bedeuten kann, wenn etwa eine Luftblase in eine Vene eintritt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die es ermöglicht, den Durchflußquerschnitt des Ventils berührungsfrei einzustellen.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß außerhalb des Ventilgehäuses wenigstens ein Magnet beweglich angeordnet und innerhalb des Ventilgehäuses am Ventilstößel wenigstens ein Magnet angebracht ist, der durch den außerhalb des Ventilgehäuses angeordneten Magneten in Achsrichtung des Ventilstößels bewegbar ist.
Der innere Magnet, der zweckmäßigerweise ein Dauermagnet ist, kann beispielsweise am Schaft des Ventilstößels an dessen von der Ventilöffnung abgewandten Ende angebracht sein.
Der Dauermagnet ist vorzugsweise ringförmig ausgebildet und aus mehreren in ümfangsrichtung in Abständen angeordneten Segmenten aufgebaut, zwischen denen Kanäle für den Durchfluß des Fluids gebildet sind. Um den Durchfluß zu erleichtern, können die Seg mente sich in Richtung zur Ventilöffnung verjüngen.
Zweckmäßigerweise ist das Ventilgehäuse von dem äußeren Magneten ringförmig umgeben, der seinerseits um die Längsachse des Ventilgehäuses drehbar angeordnet ist.
Vorzugsweise besteht der äußere Magnet aus einer Mehrzahl von radial ausgerichteten Einzelmagneten und der innere Magnet aus derselben Mehrzahl von radial ausgerichteten Einzelmagneten, wobei radial je einem Pol der einen Polarität des inneren Magneten je ein Pol der anderen Polarität des äußeren Magneten zugeordnet ist und gegenüberliegt. Zweckmäßigerweise haben hierbei sämtliche inneren Einzelmagnete auf ihrer dem äußeren Magneten zugewandten Seite unter sich dieselbe Polarität, während sämtliche äußeren Einzelmagnete auf ihrer dem inneren Magnet zugewandten Seite unter sich dieselbe aber relativ zum inneren Magneten entgegengesetzte
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Polarität aufweisen.
Vorteilhafterweise besteht der äußere Magnet aus einer geradzahligen Anzahl von radial ausgerichteten Einzelmagneten, deren Polarität abwechselt, während der innere Magnet aus radial ausgerichteten Einzelmagneten besteht, deren Anzahl der Hälfte der Anzahl der äußeren Einzelmagnete entspricht, wobei die Polarität der inneren Einzelmagnete auf ihrer dem äußeren Magneten zugewandten Seite unter sich dieselbe ist.
Vorzugsweise sind die inneren und äußeren Einzelmagnete jeweils in gleichen Winkelabständen angeordnet.
Vorteilhafterweise ist das Gehäuse im Bereich des am Ventilstößel angebrachten, inneren Magneten mit einem Innengewinde und der Magnet mit einem in dieses eingreifenden Außengewinde versehen, so daß bei Drehung des äußeren Magneten der innere Magnet mitdrehbar und der Ventilstößel dadurch axial verschiebbar ist.
Zur Herabsetzung der Gewindereibung ist zweckmäßigerweise eines der beiden Gewinde kontinuierlich und das andere in Form von kurzen Umfangssegmenten ausgebildet.
Am inneren Magneten kann ein Zeiger und am Gehäuse eine Skala angebracht sein, um die Einstellung des inneren Magneten in axialer Richtung und in ümfangsrichtung ermöglichen und überprüfen zu können.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert, in der
Fig. 1 schematisch im Schnitt eine Vorrichtung zur Einstellung des Durchflußquerschnittes zeigt.
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Fig. 2 zeigt im Schnitt und gegenüber Fig. 1 in größerem Maßstab die Anordnung des äußeren und des inneren Magneten.
Fig. 3 zeigt im Querschnitt eine erste Ausführungsform des äußeren und des inneren Magneten.
Fig. 4 zeigt im Querschnitt eine zweite Ausführungsform des äußeren und des inneren Magneten.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 nach Fig. 1 ist in Verbindung mit einer Einrichtung zur intravenösen Infusion dargestellt, von der ein Schwimmergehäuse 12 und ein darin angeordneter Schwimmer 14 gezeigt sind, der eine öffnung 16 zwischen dem Schwimmergehäuse 12 und dem Ventilgehäuse 18 der Vorrichtung 10 mehr oder weniger öffnen oder verschließen kann.
Im Ventilgehäuse 18 ist eine Ventilöffnung 20 ausgebildet, mit der ein Ventilstößel 22 zusammenwirkt, der axial, d.h. in Richtung der Längsachse oder Mittelachse 48 der gesamten Vorrichtung bewegbar ist; um die Ventilöffnung 20 mehr oder weniger zu öffnen oder zu schließen. Der Ventilstößel 22 kann hierzu, wie dargestellt, kegelig ausgebildet sein.
An die Ventilöffnung 20 schließt sich ein Anschlußkanal 26 an, an welchem z.B. ein Schlauch (nicht gezeigt) befestigt werden kann.
Der Ventilstößel 22 ist mit einem Schaft 24 versehen, an dessem in der Zeichnung oberen, von der Ventilöffnung 20 abgewandten Ende ein Magnet, insbesondere ein Dauermagnet 32 angebracht ist. Auf der Höhe des Dauermagneten 32 ist außerhalb des Ventilgehäuses 18 und dieses konzentrisch zu seiner Mittel-
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achse 48 umgebend ein ringförmiger Magnet 28 angeordnet, der auf einem radialen Bund 30 des Ventilgehäuses 18 aufsitzt. In beiden axialen Richtungen kann der Magnet 28 im übrigen in beliebiger, geeigneter Weise gehalten sein. Der Magnet 28 ist um die Mittelachse 48 des Ventilgehäuses 18 drehbar, ohne sich jedoch in axialer Richtung zu verschieben.
Der Magnet 28, der ein Dauermagnet oder gegebenenfalls auch ein Elektromagnet sein kann, kann beispielsweise manuell oder maschinell, z.B. durch einen Motor, insbesondere einen Schrittschaltmotor, gedreht werden.
Wie Fig. 3 zeigt, besteht der äußere Magnet 28 aus mehreren, im Beispiel sechs Einzelmagneten 36, die von einem Magnetgehäuse 38 umschlossen sind. Die Einzelmagnete 36 sind radial ausgerichtet, derart, daß beispielsweise die Südpole sämtlicher Einzelmagnete 36 an der Innenseite 54 und die Nordpole sämtlicher Einzelmagnete 36 an der Außenseite 56 liegen, oder umgekehrt. Die Einzelmagnete 36 sind im übrigen bei der dargestellten Ausführungsform in Form von Segmenten ausgebildet, die aneinandersoßen. Es können aber auch zwischen den Einzelmagneten in ümfangsrichtung Zwischenräume vorgesehen werden, wobei dann zweckmäßigerweise die Einzelmagnete in gleichen Winkelabständen angeordnet sind.
Der innere Magnet 32 ist, wie Fig. 3 zeigt, ebenfalls aus mehreren Einzelmagneten 40 aufgebaut, die in einem Magnetgehäuse 42 untergebracht sind. Zwischen den einzelnen Segmenten oder Einzelmagneten 40 sind Zwischenräume vorhanden, die Kanäle 44 für den Durchfluß der Flüssigkeit oder des Gases bilden, das durch die Vorrichtung axial in Richtung des Pfeiles P in Fig. 1 hindurchfließt.
Die Zahl der Einzelmagnete 40 des inneren Magneten 32 ist
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gleich der Anzahl der Einzelmagnete 36 des äußeren Magneten Die Polarität der inneren Einzelmagnete 40 ist nun so gewählt, daß jedem Pol eines äußeren Einzelmagneten 36 ein Pol entgegengesetzter Polarität eines inneren Einzelmagneten 40 gegenüberliegt. Liegen beispielsweise bei den äußeren Einzelmagneten 36 die Südpole an der Innenseite 54, so liegen bei allen inneren Einzelmagneten 40 die Nordpole an der Außenseite 58, während die Südpole der inneren Einzelmagnete 40 an deren Innenseite 60 liegen.
Bei jedem Magnetpaar, das aus einem äußeren Einzelmagnet 36 und einem inneren Einzelmagnet 40 besteht, liegen somit an den einander zugewandten Seiten zwei Pole unterschiedlicher Polarität gegenüber.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 besteht der äußere Magnet 28 ebenfalls aus sechs Einzelmagneten 36.
Wie in Fig. 4 dargestellt, wechselt hier jedoch die Polarität der Einzelmagnete 36 in ümfangsrichtung ab, d.h. bei einem beliebigen Einzelmagnet 36 liegt beispielsweise der Südpol auf der Innenseite und der Nordpol auf der Außenseite, wogegen bei den zu diesem Einzelmagnet benachbarten Einzelmagneten jeweils der Nordpol auf der Innenseite und der Südpol auf der Außenseite liegt.
An der Innenseite (und damit auch an der Außenseite), wechseln sich daher bei den Einzelmagneten 36, äie ebenfalls radial ausgerichtet im Gehäuse 38 eingebaut sind, Südpol und Nordpol alternierend ab.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist die Zahl der Einzelmagnete 36 geradzahlig. Der innere Magnet 3X ist bei dieser Ausführungsform ebenfalls aus Segmenten oder Einzelmagneten-40
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aufgebaut, die in ein Magnetgehäuse 42 eingebaut sind. Die Zahl der Einzelmagnete 40 beträgt nun jedoch bei der Ausführungsform nach Fig. 4 die Hälfte der Anzahl der Außenmagnete 36. Die Außenmagnete 36 sind beispielsweise (bei sechs Einzelmagneten) in Winkelabständen von 60° angeordnet, während die Einzelmagnete 40 des ringförmigen inneren Magneten 32 in Winkelabständen von 120° angeordnet sind. Zwischen den inneren Einzelmagneten 40 sind wiederum Durchflußkanäle 44 für den freien Durchfluß des betreffenden Fluids gebildet.
Die inneren Einzelmagnete 40 sind ebenfalls radial ausgerichtet und so angeordnet, daß bei allen Einzelmagneten 40 an der Außenseite 58 gleichnamige Pole und an der Innenseite 60 die entgegengesetzten, aber unter sich ebenfalls gleichnamigen Pole liegen. Bei der dargestellten Ausführungsform liegt bei jedem der Einzelmagnete 40 beispielsweise an der Außenseite 58 der Nordpol und an der Innenseite 60 der Südpol. Selbstverständlich ist auch eine umgekehrte Anordnung möglich.
Wie dargestellt, liegt somit dem Südpol jedes zweiten äußeren Einzelmagneten 36 der Nordpol eines der inneren Einzelmagneten 40 gegenüber. Der Nordpol eines der inneren Einzelmagnete wird somit vom Südpol des ihm radial gegenüberliegenden, äußeren Einzelmagneten 36 angezogen, während er von den beiden Nordpolen der diesem erstgenannten Einzelmagnet benachbarten Einzelmagneten 36 abgestoßen wird.
Wie insbesondere Fig. 2 zeigt, ist das Ventilgehäuse 18 an seiner Innenwand mit einem Innengewinde 50 versehen, während der innere Magnet 32 an seiner Außenwand mit einem Außengewinde 52 versehen ist, das in das Innengewinde 50 gängig eingreift, derart, daß durch Verdrehung des inneren Magneten
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dieser eine Bewegung in Richtung der Achse 4 8 erfährt. Zum Zwecke der Reduzierung der Reibung zwischen den ineinandergreifenden Gewindegängen, kann eines der beiden Gewinde/ d.h. entweder das Innengewinde 50 oder das Außengewinde 52, kontinuierlich ausgebildet sein, während das jeweils andere Gewinde nur in Form von mehreren, in ümfangsrichtung kurzen Segmenten ausgebildet ist und zwischen den Segmenten die Gewindegänge entfernt sind.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: '
Die gewünschte Einstellung des Durchflußquerschnittes der Ventilöffnung 20 erfolgt durch axiale Verschiebung des Ventilstößels 22, wobei in der einen Endlage die Ventilöffnung 20 ganz geöffnet und in der anderem Endlage diese öffnung voll geschlossen sein kann. Infolge der kegeligen Ausbildung des Ventilstößels 22 sind beliebige Mittelwerte für die Querschnittsfläche der Durchflußöffnung je nach axialer Position des Ventilstößels 22 einstellbar.
Wird nun ausgehend von einer gegebenen Position der äußere Magnet 28, der z.B. aus zwei Hälften aufgebaut sein kann, die durch Gelenke miteinander verbunden sind, um die Achse 48 gedreht, so wird bei dieser Drehbewegung der innere Magnet 32, der leichtgängig in dem Innengewinde 50 beweglich ist, aufgrund der magnetischen Anziehungskraft zwischen den einzelnen Paaren der Einzelmagnete 36, 40 mitgeführt, d.h. gedreht und damit axial verschoben.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 liegt beispielsweise jedem Südpol der inneren Einzelmagnete 40 jeweils ein Nordpol der äußeren Einzelmagnete 36 gegenüber, so daß die Drehbewegung des äußeren Magneten durch die Anziehungskraft zwischen den jeweiligen Magnetpaaren auf den inneren Magneten übertragen wird.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 liegt beispielsweise dem Südpol des äußeren Einzelmagneten 36' der Nordpol des inneren Einzelmagneten 40' gegenüber. Bei Drehung des äußeren ringförmigen Magneten 28 wird somit durch die Anziehungskraft zwischen dem Südpol des Einzelmagneten 36' und dem Nordpol des Einzelmagneten 40' ein Drehmoment auf den inneren Magneten 32 ausgeübt und dieser in Drehung versetzt, da dieses Drehmoment bei sämtlichen drei Magnetpaaren, die je aus einem inneren und je aus einem äußeren Einzelmagnet gebildet sind, entsteht. Wird nun aber bei der Ausführungsform nach Fig. 4 der äußere Magnet 28 beispielsweise im Uhrzeigersinn gedreht, so wird durch den Nordpol des äußeren Einzelmagneten 36" eine abstoßende Kraft auf den Nordpol des inneren Einzelmagneten 40" ausgeübt ,und dadurch ebenfalls ein Drehmoment erzeugt. Bei Drehrichtung im Gegenuhrzeigersinn wird hingegen durch den Nordpol des Einzelmagneten 36"' eine abstoßende Kraft auf den Nordpol des inneren Einzelmagneten 40' ausgeübt.
Diese Beziehungen gelten für sämtliche Magnetpaare.
Wie bereits erwähnt, verjüngen sich die Segmente oder Einzelmagnete 40 des inneren Dauermagneten 32 in Richtung zur Ventilöffnung 18, wie bei 46 in Fig. 2 dargestellt. Hierdurch soll verhindert werden, daß Luftblasen, die eventuell mit der Flüssigkeit aus dem Schwimmergehäuse 12 mitgerissen werden, sich unter dem Magneten 32 ansammeln. Derartige Luftblasen, sollten sie je mitgefütot werden, können dann längs der schrägen Flächen der sich verjüngenden Magnetsegmente aufsteigen.
Der innere Magnet 32 hat, wie insbesondere Fig. 2 schematisch zeigt, einen Zeiger 34, der mit einer nicht gezeigten Markierung am Ventilgehäuse 18 zusammenwirkt, um sowohl die
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axiale Position wie auch die Position in ümfangsrichtung des inneren Magneten 32 und damit die axiale Position des Ventilstößels 22 anzuzeigen und einstellen zu können. Das Ventilgehäuse 18 ist hierzu zweckmäßigerweise wenigstens in einem Teilbereich durchsichtig ausgeführt.
Das aus dem Ventilstößel 22 und der Ventilöffnung 20 gebildete Ventil ist somit, wie sich aus Beschreibung und Zeichnung ergibt, von außen einstellbar, ohne daß jedoch das Ventilgehäuse 18 an irgendeiner Stelle eine Öffnung für die Durchführung eines Betätigungselementes für den Ventilstößel 22 aufweist. Der Bereich des Ventilstößels und der Ventilöffnung 20 ist somit vollständig dicht nich außen und es können keinerlei Luftblasen oder Keime eindringen. Da ferner der Ventilstößel in Strömungsrichtung des Fluids angeordnet ist und sich auch in Strömungsrichtung bewegt, ist keine Umlenkung des Fluids erforderlich, so daß die Gefahr des Einschlusses eventuell von oben kommender Luftblasen sowie der Bildung von Wirbeln vermieden wird.
Wird der äußere ringförmige Magnet 28 beispielsweise durch einen elektrischen Schrittmotor betätigt, der den äußeren Magneten entsprechend einer gewünschten Strömungsrate dreht, so ist zweckmäßigerweise der Motor mit einem Flußmesser, einem Tropfenzähler oder dergleichen gekoppelt.
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Claims (12)

  1. Ansprüche
    M.j Vorrichtung zur Einstellung des Durchflußquerschnittes ^-^ eines Ventils für gasförmige oder flüssige Fluide, insbesonderes eines Ventils an einer Einrichtung zur intravenösen Infusion von Flüssigkeiten, mit einem Ventilgehäuse, einer Ventilöffnung und einem mit dieser zusammenwirkenden Ventilstößel, dadurch gekennzeichnet , daß außerhalb des Ventilgehäuses (18) wenigstens ein Magnet (28) beweglich angeordnet und innerhalb des Ventilgehäuses (18) am Ventilstößel (20) wenigstens ein Magnet (32) angebracht ist, der durch den außerhalb des Ventilgehäuses (18) angeordneten Magneten (28) in Achsrichtung des Ventilstößels (22) bewegbar ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der als Dauermagnet ausgebildete innere Magnet (32) am von der Ventilöffnung (20) abgewandten Ende des Ventilstößels (22) angebracht ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der ringförmig ausgebildete innere Magnet (32) aus mehreren in ümfangsrichtung in Abständen angeordneten Segmenten aufgebaut ist, zwischen denen Kanäle (44) für den Durchfluß des Fluids gebildet sind.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Segmente des inneren Magneten (32) in Richtung zur Ventilöffnung (20) sich verjüngen.
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    ORIGINAL INSPECTED
  5. 5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der äußere Magnet (28) das Ventilgehäuse (18) ringförmig umgibt und um dessen Längsachse (48) drehbar ist.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der äußere Magnet (28) aus einer Mehrzahl von radial ausgerichteten Einzelmagneten (36) und der innere Magnet (32) aus derselben Mehrzahl von radial ausgerichteten Einzelmagneten (40) gebildet ist, und daß radial je einem Pol der einen Polarität des inneren Magneten (32) je ein Pol der anderen Polarität des äußeren Magneten (28) zu geordnet ist und gegenüberliegt.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß sämtliche inneren Einzelmagnete (40) auf ihrer dem äußeren Magneten (28) zugewandten Außenseite (58) unter sich dieselbe Polarität und sämtliche äußeren Einzelmagnete (36) auf ihrer dem inneren Magneten (32) zugewandten Innenseite (54) unter sich dieselbe aber relativ zum inneren Magneten entgegengesetzte Polarität haben.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der äußere Magnet (28) aus einer geradzahligen Anzahl von radial ausgerichteten Einzelmagneten (36) gebildet ist, deren Polarität abwechselt, daß ferner der innere Magnet (32) aus radial ausgerichteten Einzelmagneten (40) gebildet ist, deren Anzahl der Hälfte der Anzahl der äußeren Einzelmagnete
    (36) entspricht, und daß die Polarität der inneren Einzelmagnete auf ihrer dem äußeren Magneten zugewandten Außenseite (58) unter sich dieselbe ist.
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    283977A
  9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß die inneren und die äußeren Einzelmagnete (36, 40) in gleichen Winkelabständen angeordnet sind.
  10. 10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Ventilgehäuse (18) im Bereich des inneren Magneten (32) mit einem Innengewinde (50) und daß der innere Magnet (32) mit einem in dieses eingreifenden Außengewinde (52) versehen ist, so daß bei Drehung des äußeren Magneten (28) der innere Magnet (32) mitdrehbar und der Ventilstößel (22) dadurch axial verschiebbar ist.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß eines der beiden Gewinde (50, 52) kontinuierlich und das andere in Form von kurzen ümfangssegmenten ausgebildet ist.
  12. 12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß am inneren Magneten (32) ein Zeiger (34) und am Ventilgehäuse (18) eine Skala angebracht ist zur Einstellung des inneren Magneten (32) in axialer Richtung und in Umfangsrichtung.
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