DE3000619A1

DE3000619A1 - Hebelbetaetigte kupplung fuer druckmittelleitungen

Info

Publication number: DE3000619A1
Application number: DE19803000619
Authority: DE
Inventors: Eugene H Herzan; Lyle R Johnson
Original assignee: Parker Hannifin Corp
Current assignee: Parker Hannifin Corp
Priority date: 1979-01-19
Filing date: 1980-01-09
Publication date: 1980-07-24
Also published as: GB2041134B; FR2446979A1; GB2041134A; US4222411A; CA1132625A; FR2446979B1; DE3000619C2

Description

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PAHKER HAIMIS¹IN GOEPOHATION Cleveland, Ohio (Y.St.A.)

Hebelbetätigte Kupplung für Druckmittelleitungen

Die Erfindung betrifft eine Kupplung für Druckmittelleitungen, insbesondere eine hebelbetätigte Kupplung zum lösbaren Verbinden von im Durchmesser großen Hochdruckleitungen, wenn eine oder beide der Leitungen unter Druck stehen.

Die für diesen Zweck bekannten Kupplungen besitzen eine mit einem Ventil versehene Muffe an einer der Leitungen und einen mit einem Ventil versehenen Nippel an der anderen leitung. Wenn die Muffe und der Nippel voneinander getrennt sind, ist das in jedem dieser Teile vorhandene Ventil geschlossen, so dass kein Druckmittel aus den Leitungen austreten kann. Nach dem Verbinden des Nippels mit der Muffe müssen die Ventile geöffnet werden. Zu diesem Zweck ist die Muffe gewöhnlich mit einem Handgriff oder Hebel versehen, durch dessen Verschwenken,'" eine Ventilanordnung und die Muffe derart relativ zueinander gedreht werden, dass beide Ventile öffnen. Bei Leitungen, die unter hohem Druck (über ?0bar) stehen und einen großen Innendurchmesser von mindestens 12,7

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haben, ist für die Relativbewegung zwischen der Ventilanordnung und der Muffe eine so starke Kraft erforderlich, dass das Ventil von Hand nicht oder nur sehr schwer betätigt werden kann.

Bekannte hebelbetätigte Kupplungen mit einer Muffe, die mit einem Ventil versehen ist, und einem Nippel, der mit einem Ventil versehen ist, sind in den US-PSen 3 680 591, 4 009 729, 3 710 823 und 4- 074- 698 angegeben. Eine bekannte Kupplung, die eine Muffe mit einem Ventil und einen Nippel mit einem Ventil besitzt und in der die Ventile durch Beaufschlagung mit einem Druckmitteldruck geöffnet werden, ist in der US-PS 3 730 221 angegeben.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun in der Schaffung einer hebelbetätigten Kupplung, bei der auch bei ihrer Verwendung an im Durchmesser großen Hochdruckleitungen zum Verschwenken des Hebels keine übsmäßig starke Kraft erforderlichtist.

In der nachstehend ausführlich beschriebenen, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt die Kupplung eine an einer leitung befestigte Muffe und einen an einer anderen Leitung befestigten Nippel. Die Muffe ist mit einer von einer Hülse getragenen Tellerventilanordnung und mit einem Hebel versehen, mit dem eine Relativbewegung zwischen der Muffe und der Hülse herbeigeführt werden kann. Die Hülse besitzt eine ringförmige Gegendruckfläche, die zusammen mit der Muffe einen volumenveränderlichen Gegendruck begrenzt. In dem Nippel ist ebenfalls eine Tellerventilanordnung vorgesehen.

Wenn die Muffe und der Nippel voneinander getrennt sind,

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dann sind die in diesen beiden Teilen angeordneten Te11erventilanordnungen geschlossen, so dass kein Druckmittel aus den Leitungen austreten kann. Wenn der Nippel und die Muffe miteinander verbunden worden sind, begrenzen die Telüarventilanordni?ungen einen zwischen ihnen vorhandenen Druckraum und bleiben die Tellerventilanordnungen geschlossen, so dass der zwischen ihnen vorhandene Druckraum von dem in d:»n Leitungen vorhandenen Druckmitteldruck abgesperrt ist. Über einen in der Hülse vorhandenen Kanal steht der Druckraum mit dem Gegendruck in Verbindung, so dass in diesem Zustand der Kupplung die Gegendruckfläche der Hülse nur mit dem Luftdruck in dsm zwischen den Tellerventilen vorhandenen Druckraum beaufschlagt ist.

Wenn der Hebel verschwenkt wird und die Tellerventilanordnungen sich zu öffnen beginnen gelangt zwischen ihnen der vorhandene Druckraum unter den Einfluß des hohen Druckmitteldrucks in einer oderbeiden der Leitungen. Mit dem derart erhöhten Druck wird die eine Stirnfläche der Hülse beaufschlagt, wodurch dem Verschwenken des Hebels ein Widerstand entgegengesetzt wird. Diese Kraft wird jedoch im wesentlichen ausgeglichen durch eine im Gegensinn dazu auf die Hülse einwirkende Kraft, die darauf zurückzuführen ist, dass der Druck in dem zwischen den Tellerventilen vorhandenen Druckraum auch auf die Gegendruckfläche einwirkt. Infolge: des fortgesetzten Vorschubes der Hülse gegenüber der Muffe nimmt das Volumen des Gegendruckraums zu; dieses Volumen wird mit Druckmittel aus dem zwischen den Tellerventilen vorhandenen Druckraum gefüllt.

Wenn vor dem Abtrennen des Nippels von der Muffe die in diesen beiden Teilen vorhandenen Tellerventilanordnungen

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geschlossen werden sollen, wird durch Verschwenken des Hebels die Hülse zurückgezogen, so dass das Volumen des Gegendruckraums kleiner wird und Druckmittel aus diesem Raum durch den Kanal zurück in den zwischen den Tellerventilen vorhandenen Druckraum strömen kann und nicht über eine eigene Leitung in einen Behälter zurückgeführt zu werden braucht.

Die Erfindung schafft somit eine handbetätigbare Kupplung, mit der im Durchmesser große Hochfcuckflüssigkeitsleitungen verbunden werden können, während die Leitungen unter Druckstehen. Die eine Leitung ist mit einer Muffe und einer Hülse versehen sowie mit einem Hebel zum Herbeiführen einer Relativbewegung zwischen der Muffe und der Hülse. Die andere Leitung ist mit einem Nippel versehen. Wenn der Nippel und die Muffe miteinander verbunden worden sind, ist zwischen ihnen ein Druckraum vorhanden, der zunächst von beiden Leitungen abgetrennt ist. Dann wird durch Verschwenken des Hebels die Hülse zu dem Nippel hin vorgeschoben, wodurch die in der HuJ.se und in dem Nippel vorgesehenen Tellerventile geöffnet werden und über den zwischen ihnen vorhandenen Druckraum die -leitungen miteinander verbunden werden. Die Hülse besitzt eine Gegendruckfläche, die unter bestimmten Bedingungen mit dem zwischen den Tellerventilen vorhandenen Druckraum £n.vVerbindung steht, so dass der hohe Flüssigkeitsdruck aus jeder der leitungen auf die Hülse einen Gegendruck ausübt.

Weitere Merkmale und Vorteile des Erfindungsgegenstandes gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.

In diesen zeigt

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Figur 1 in einer Seitenansicht, teilweise geschnitten die Kupplung bei geschlossenen Tellerventilen in der Muffe und dem Nippel und

Figur 2 in einer ähnlichen Darstellung wie Figur 1 die Kupplung mit offenen Tellerventilen in der Muffe und' im Nippel.

Die in der Figur 1 gezeigte Kupplung besitzt eine Muffe 11, eine Hülse 12, eine Hebe!einrichtung 13 und einen Nippel

Die Muffe 11 besitzt einen-izylindrischen Muffenkörper und ein mit diesem verschraubtes Endstück 19, das mit einer geeigneten Klemmschraube festgelegt ist. Der Muffenkörper 18 trägt an seinem vorderen Ende eine Rasteinrichtung 20 zum lösbaren Festlegen des Nippels 14 an der Muffe 11. Diese Rasteinrichtung 20 besitzt in bekannter Weise mehrere Rastkugeln 21, die in je einem radialen Loch des Muffenkörpers 18 angeordnet sind. Gemäß Figur werden die Rastkugeln 21 von einer Rasthülse 22 in einer radial einwärtsgelegenen Stellung gehalten, so dass der Nippel 14 an der Muffe 11 festgelegt ist. Wenn die Rasthülse 22 gegen die Wirkung der Feder 23 in der einen oder anderen Richtung bewegt wird, können sich die Rastkugeln radial auswärtsbewegen, so dass der ^ippel 14 gegenüber der Muffe 11 freigegeben wird.

Die Hebeleinrichtung 13 besitzt einen Handgriff oder Hebel 27, der mittels eines Zapfens 29 auf einer Welle befestigt ist. Diese sitzt in einer geeigneten Radialöffnung des Endstückes 19 uid ist mit einem Sprengring derart festgelegt, dass die Welle 28 mittels des Hebels 27 gedreht werden kann. In der W_elle 28 sind flache Vertiefungen

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ausgebildet, in die ein federbelastetes Rastglied 30 derart eingreift, dass die Welle 28 entweder in der in Figur 1 gezeigten Stellung (Schließstellung) oder in der in Figur 2 gezeigten Stellung (Offenstellung) gehalten wird. In ein Loch der Welle 28 greift ein Zapfen 31 ein, der einwärts in eine Ringnut der Hülse 12 vorsteht. Auf beiden Seiten dieser Ringnut sind Lagerringseheiben 32 vorgesehen, welche die Reibung herabsetzen und einen übermäßigen Verschleiß zwischen der Ringnut in der Hülse 12 und dem Zapfen 31 verhindern.

Die Hülse 12 trägt eine der Muffe zugeordnete Ventilanordnung 33· Der Nippel 14 trägt eine ihm zugeordnete Ventilanordnung 34« Jede Ventilanordnung besitzt einen Haupt-Ventilteller 35» der einen Dichtring 36 trägt. Jeder Haupt-Ventilteller 35 ist mit einem ihm zugeordneten, zylindrischen Ventilschaft 37 verbunden, der in einer ihm zugeordneten Lagerringscheibe 38 verschiebbar gelagert ist. Jede Lagerringscheibe 38 ist mit Hilfe von Speichen 39 festgelegt, die mit der Lagerringscheibe einstückig sind und sich von ihr radial auswärts erstrecken und mit einem geeigneten Sprengring festgelegt sind.

Jede Ventilanordnung 33 und 34- besitzt ferner einen Vorsteuer-Ventilteller 40, der in dem einen Ende des Ventilschafts 37 verschiebbar gelagert ist und sich dicht an eine komplementäre Dichtfläche des Haupt-Ventiltellers 35 anlegt. Jeder Haupt-Ventilteller 35 ist mittels einer Feder zu seiner Schließstellung hin belastet. Jeder Vorsteuer-Ventilteller 40 ist von einer Feder 42 zu seiner Schließstellung hin belastet.

Die Ventilanordnungen 33 und 34 begrenzen einen zwischen ihnen vorhandenen Druckraum 43. Die Stirnfläche der Hülse 12 an deren Austrittsende ist mit dem Druck in dem

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Druckraum 43 beaufschlagt. Wenn der D_ruck in dem Druckraum 43 relativ hoch ist, d.h. höher als 70 "bar, übt dieser Druck auf die austrittsseitige Stirnfläche der Hülse 12 eine beträchtliche Kraft aus, die trachtet, die Hülse 12 von dem Nippel 14- weg nach links zu bewegen.

Die Hülse 12 besitzt ferner eine ringförmige Gegendruckfläche 48, die dem Eintrittsende der Hülse 12 zugekehrt und so angeordnet ist, dass der die Gegendruckfläche beaufschlagende Druckmitteldruck die Hülse 12 nach rechts zu dem Nippel 14 hin zu bewegen trachtet. Zwischen der Gegendruckfläche 48 der Hülse 12 und der Muffe 11 ist ein volumenveränderlicher Gegendruckraum 49 vorhanden, der über einen die Hülse 12 radial und axial durchsetzenden Kanal 50 mit dem Druckraum 43 in Verbindung steht, wenn die Ventilanordnungen 33 und 34 geschlossen oder ganz oder teilweise offen sind.

Jetzt sei die Wirkungsweise der in den Zeichnungen dargestellten Kupplung erläutert. Die Hülse 12 ist an ihrem Eintrittsende mit einer nicht gezeigten, ersten Leitung verschraubt. Der Nippel 14 ist an seinem Austrittsende mit einer nicht gezeigten, zweiten Leitung verschraubt. Die Ausdrücke "Eintrittsende" und "Austrittsende" werden hier nur der Klarheit halber verwendet. Natürlich kann das Druckmittel in der einen oder anderen Richtung durch die Kupplung strömen. Häufig wird die Kupplung zusammen mit einer zweiten Kupplung derart verwendet, dass vorlaufendes Druckmittel durch die eine Kupplung und rücklaufendes Druckmittel durch die andere Kupplung strömt.

Wenn die Muffe 11 und der Nippel 14 voneinander ge-

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trennt sind, befindet sich die Hebeleinrichtung IJ in der in Figur 1 gezeigten Schließstellung und ist daher die Hülse 12 zurückgezogen. Dann wird der Nippel 14 in das Austrittsende der Muffe 11 eingeführt und mit den Rastkugeln 21 festgelegt. In diesem Zustand der Kupplung kann in der ersten oder in der zweiten Leitung oder in "beiden Leitungen ein Druckmitteldruck vorhanden sein. Da die in der Muffe und in dem Nippel vorhandenen Ventilanordnungen 35 und 34 geschlossen sind, enthält der Druckraum 43 nur unter relativ niedrigem Druck stehende Luft. In diesem Zustand wird über den Kanal 50 in dem Gegendruckraum 49 derselbe Druck aufrechterhalten wie im Druckraum 43.

Zum öffnen der Ventilanordnung ;en 33 und 34 in der Muffe und dem Nippel werden duroh Verschwenken des Hebels 2? die Welle 28 und der Zapfen 31 gedreht, so dass der axiale Vorschub der Hülse 12 zu dem Nippel 14 hin beginnt. Dieser Bewegung wird zunächst ein Widerstand entgegengesetzt, der auf die Reibung an den Dichtflächen auf die Wirkung der Federn 42 und auf die in der Hülse 12 und dem Nippel 14 vorhandenen Druckmitteldrücke zurückzuführen ist, mit denen die Rückseite jedes der relativ kleinen Vorsteuer-Ventilteller 40 beaufschlagt wird. Wenn die Vorsteuer-Ventilteller 40 Öffnen, gelangt auch der Druckraum 43 unter den Einfluß der in der Hülse 12 und dem Nippel vorhandenen Druckmitteldrücke. Die Beaufschlagung der rechten Stirnfläche der Hülse 12 mit dem jetzt in dem Druckraum 43 vorhandenen Druck wirkt der weitergehenden Bewegung der Hülse 12 nach rechts entgegen. Diese Widerstandkraft wird jedoch im wesentlichen ausgeglichen durch den in Gegendruckraum 49 vorhandenen Druckmitteldruck, der gleich dem Druckmitteldruck in dem Druckraum 43 ist.

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Infolgedessen brauchen für den fortgesetzten Vorschub der Hülse 12 nach rechts auf den Hebel 27 keine übermäßig hohen Drehmomente ausgeübt werden. Bei geöffneten Vorsteuer-Ventiltellern 40 greifen diese an den ^aupt-Ventiltellern 35 an, so dass auch diese öffnen. Während dieses Vorschubes der Hülse nimmt das Volumen des Gegendruckraumes 49 zu und wird dieses zunehmende Volumen mit Druckmittel aus dem Druckraum 43 gefüllt. Nach einem Verschwenken des Hebels 27° um volle 180° befindet sich die Kupplung in ihrer vollständig geöffneten Stellung, die in der Figur 2 gezeigt ist und in der Druckmittel in der einen oder anderen Rihtung frei durch die Kupplung strömen kann.

Zum Trennen der Kupplung wird der Hebel 27 aus seiner in Figur 2 gezeigten Stellung verschwenkt, so dass der Zapfen 31 die Hülse 12 von dem Nippel 14· weg nach links bewegt. Während der Bewegung der Hülse 12 nach links nimmt das Volumen des Gegendruckraums 49 ab und strömt Druckmittel aus dem Gegendruckraum 49 durch den Kanal 50 in den Druckraum 43 zurück. Während der fortgesetzten Bewegung der Hülse 12 nach links schließen zuerst die Haupt-Ventilteller 35 und danach die Vorsteuer-Ventilteller 40, bis die Kupplung wieder die in der Figur 1 gezeigte Schließstellung eingenommen hat. In dieser ist der Druckraum 43 sowohl gegenüber dem Druckmitteldruck in der mit der Hülse 12 verbundenen Leitung als auch gegenüber dem Druckmitteldruck in der mit dem Nippel 14 verbundenen Leitung abgesperrt. Jetzt wird die Rasthülse 22 relativ zu dem Muffenkörper 18 derart bewegt, dass sich die Rastkugeln 21 radial auswärts bewegen und dadurch den Nippel 14 freigeben können, der nun von der Muffe 11 abgenommen werden kann.

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Claims

Patentansprüche:

1.J Kupplung zum Verbinden von Druckmittelleitungen, gekennzeichnet durch eine Muffe, durch eine in der Muffe verschiebbar angeordnete Hülse, die ein inneres und ein äußeres Ende besitzt, und durch ein in der Hülse angeordnetes Ventil, das zwischen einer Schließstellung, in der es das innere Ende der Hülse von deren äußerem Ende absperrt, und einer Offenstellung bewegbar ist, in der zwischen dem inneren und dem äußeren Ende der Hülse ein Strömungsweg aufgesteuert ist, wobei die Hü]® mit einer ihrem äußeren Ende zugekehrten, quer angeordneten Fläche und mit einem Kanal ausgebildet ist, der bei in der Schließstellung befindlichem Ventil einen Strömungsweg zwischen der quer angeordneten Fläche und dem inneren Ende der Hülse bildet.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal unter allen Bedingungen offen ist.

3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Nippel, der mit der Muffe verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Nippel und das genannte Ventil in dessen Schließstellung einen Druckraum begrenzen, der in der Schließstellung des Ventils über den Kanal mit der genannten Fläche in Strpmungsverbindung steht.

4. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

dass das Ventil einen Haupt-Ventilteller und einen Vorsteuer-Ventilteller mit je einer von dem äußeren Ende der Hülse abgekehrten, quer angeordneten Fläche besitzt, dass die genannte Fläche des Vorsteuer-Ventiltellers beträchtlich kleiner ist als die genannte

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Fläche des Haupt-Ventiltellers, und dass der Vorsteuer-Ventilteller so ausgebildet und angeordnet ist, dass er bei einer Bewegung der Hülse vor dem Haupt-Ventilteller öffnet und dadurch bei geschlossenem Haupt-Ventilteller einen Strömungsweg zwischen dem inneren Ende der Hülse und deren äußerem Ende und der genannten Fläche der Hülse aufsteuert.

5. Kupplung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4-, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strömungsweg zu der genannten Fläche der Hülse nur über den genannten Kanal herstellbar ist.

6_e Kupplung zum Verbinden von Druckmittelleitungen, gekennzeichnet durch eine Muffe, durch eine in der Muffe verschiebbar gelagerte Hülse, die ein erstes und ein zweites Ende besitzt, durch eine Hebelanordnung zum Herbeiführen einer Relativbewegung zwischen der Hülse und der Muffe, durch ein von der Hülse getragenes Ventil, das durch Betätigung der Hebelanordnung zwischen einer vorderen Stelung, in der zwischen den beiden Enden über das Ventil eine Strömungsweg aufgesteuert ist, und einer hinteren Stellung bewegbar ist, in der die beiden Enden der Hülse voneinander abgesperrt sind, durch eine mit der Hülse in Wirkungsverbindung stehende druckbeaufschlagbare Einrichtung mit einer quer angeordneten Fläche, die dem ersten Ende der Hülse zugekehrt ist, und durch eine Einrichtung zum Aufrechterhalten eines Strömungsweges zwischen der druckbeaufschlagbaren Einrichtung und dem zweiten Ende der Hülse in allen Betriebszuständen der Kupplung.

7· Kupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Aufrechterhalten eines Strömungsweges einen Kanal aufweist, der die Hülse axial durchsetzt und an deren zweitem Ende mündet.

8. Kupplung zum Verbinden von Druckmittelleitungen, ge-

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kennzeichnet durch eine Muffe, durch eine Hülse mit einem inneren und einem äußeren Ende, durch eine zwischen der Muffe urn der Hülse angeordnete Nockeneinrichtung zum Herbeiführen einer Relativbewegung zwischen der Muffe und der Hülse, durch ein von der Hülse getragenes, der Muffe zugeordnetes Ventil, das durch Bsäätigung der Nockeneinrichtung zwischen einer Offenstellung, in der zwischen den Enden der Hülse über das Ventil ein Strömungsweg aufgesteuert ist, und einer Schließstellung bewegbar ist, in der die Enden der Hülse voneinander abgesperrt sind, durch einen dem inneren Ende der Hülse benachbarten, mit einem Ventil versehenen Nippel, der mit dem der Muffe zugeordneten Ventil einen Druckraum begrenzt, wobei die Hülse an ihrem inneren Ende eine quer angeordnete Flä_che besitzt, der miV d£m Druck in dem genannten Druckraum beaufschlagt ist, durch eine mit der Hülse in Wirkungsverbindung stehende, druckbeaufschlagbare Einrichtung, die eine quer angeordnete, von dem Nippel abgekehrte Fläche besitzt, und durch eine Einrichtung zum Herstellen eines Strömungsweges zwischen dem Druckraum und der druckbeauf schlagbar en Einrichtung, wenn das der Muffe zugeordnete Ventil geschlossen ist.

9· Kupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das der Muffe zugeordnete Ventil einen Haupt-Ventilteller und einen Vorsteuer-Ventilteller mit je einer \o η dem äußeren Ende der Hülse abgekehrten, quer angeordneten Fläche besitzt, dass die genannte Fläche des Vorsteuer-Ventiltellers beträchtlich kleiner ist als die genannte Fläche des Haupt-Ventiltellers, und dass der Vorsteuer-Ventilteller so ausgebildet und angeordnet ist, dass er bei einer Bewegung der Hülse vor dem Haupt-Ventilteller öffnet und dadurch bei geschlossenem Haupt-Ventilteller einen Strömungsweg zwischen dem inneren Ende der Hülse

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und deren äußerem Ende und der genannten Fläche der Hülse aufsteuert.

10. Kupplung zum Verbinden von Druckmittelleitungen, gekennzeichnet durch eine Muffe, durch eine in der Muffe verschiebbar gelagerte Hülse, die ein inneres und ein äußeres Ende besitzt, durch eine Hebelanordnung zum Herbeiführen einer Relativbewegung zwiwchen der Hülse und der Muffe, durch ein von der Hülse getragenes Ventil, das durch^Betätigung der Hebelanordnung zwischen einer vorderen Stellung, in der zwischen den beiden Enden über das Bentil ein'; Strömungsweg auf gesteuert ist, und einer hinteren Stellung bewegbar ist, in der die beiden Enden der Hülse voneinander abgesperrt sind, durch eine mit der Hülse in Wirkungsverbindung stehende, druckbeaufschlagbare Einrichtung mit einer quer angeordneten Fläche, die dem äußeren Ende der Hülse zugekehrt ist, wobei diese druckbeaufschlagbare Einrichtung und die Muffe einen dicht abgeschlossenen Raum begrenzen, und durch einen Kanal, der in allen Betriebszuständen einen Strömungsweg zwischen dem dicht abgeschlossenen Raum und einem radial einwärts von diesem Raum gelegenen Ort bildet, wobei ein Strömungsweg zu dem dicht abgeschlossenen Raum nur über diesen Kanal herstellbar ist.

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