DE3118471A1

DE3118471A1 - Fluidverteiler

Info

Publication number: DE3118471A1
Application number: DE3118471A
Authority: DE
Inventors: György Dipl.-Ing. 5014 Kerpen Borbely
Original assignee: SCHMIDT REUTER
Current assignee: BORBELY, GYOERGY, DIPL.-ING., 3002 WEDEMARK, DE
Priority date: 1981-05-09
Filing date: 1981-05-09
Publication date: 1982-11-25
Also published as: DE3118471C2

Description

VON KREISLER SCHÖNWÄLD '.]'-VON KREISLER KELLER SELTING WERNER

Anmelderin:

Schmidt: Router Ingenieurgesellschaft mbH & Co. KG Graeffstraße 5

PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler 11973

Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden Dr. J. F. Fues, Köln

Dipl.-Chem. Alok von Kreislcr, Köln Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Selling, Köln Dr. H.-K. Werner, Köln

5000 Köln 30

Fluidvorteiler

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

D-5000 KÖLN 1

8. Mai 1981 Sg/rk

Die Erfindung betrifft einen Fluidverteiler zur Durchschaltung des Strömungsweges zwischen einer Eingangs- . leitung und einer Ausgangsleitung durch jeweils eine von mehreren Anschlußexnheiten.

Der Heizungs- und Lüftungstechnik sowie auch in anderen Bereichen, in denen ein Fluid/ d.h. eine Flüssigkeit oder ein Gas, selektiv durch eine von mehreren Abschlußeinheiten hindurchgeleitet werden muß, werden Verteiler eingesetzt, die eine Sequenzsteuerung erniötjl lcIkmi. Im Stand dor Technik sind diese Verteiler als Gi uppuii von MagncLvontilen ausgebildet, wobei die Magnetventile einer Gruppe z.B. mit ihren Eingängen an eine gemeinsame Eingangsleitung angeschlossen sind.

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Durch ein Steuersignal wird jeweils eines der Magnetventile dieser Gruppe geöffnet, so daß das Fluid ausschließlich durch die mit diesem Magnetventil verbundene Anschlußeinheit hindurchfließt. Dabei werden zahlreiche Magnetventile benötigt, die relativ teuer sind und eine aufwendige Steuereinrichtung benötigen, durch die sichergestellt ist, daß jeweils nur eines der Magnetventile dieser Gruppe in Abhängigkeit von einem Eingangs-Steuersignal öffnet.

TO Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fluidverteiler der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine sequentielle Durchschaltung des Fluidflusses durch jeweils eine von mehreren Anschlußeinheiten ermöglicht, mit einer einzigen Betätigungseinrichtung auskommt und einfach und kostengünstig herstellbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß an die Eingangsleitung mehrere im Strömungsweg hintereinander geschaltete erste Ventile angeschlossen sind, die mit zunehmender Verstellung einer Antriubtioinrlchl-unii Ln einer eirsli-n Vur:sl..t\l. 1 r ichluiuj nacheinander öffnen, daß an die Ausgangsleitung mehrere in Strömungsrichtung hintereinander geschaltete zweite Ventile angeschlossen sind, die in der maximalen Endstellung der Antriebseinrichtung in der erster Verstellrichtung geschlossen sind und bei einer Bewegung der Antriebseinrichtung in einer zu der ersten Verstellrichtung entgegengesetzten zweiten Verstellrichtung nacheinander öffnen und daß in jeder

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Stellung der Antriebseinrichtung eine der Anschlußeinheiten über ein geöffnetes erstes Ventil mit der Einlaßleitung und gleichzeitig über ein geöffnetes zweites Ventil mit der Auslaßleitung verbunden ist.

Hierbei steuert die einzige Antriebseinrichtung die ersten Ventile und die zweiten Ventile gegensinnig zueinander. Dies bedeutet, daß dasjenige erste Ventil, das der Antriebseinrichtung benachbart ist, bei einer Bewegung der Antriebseinrichtung in der ersten Richtung als erstes öffnet, wobei gleichzeitig dasjenige zweite Ventil, das der Antriebseinrichtung abgewandt ist, als erstes schließt. Eine der Anschlußeinheiten ist jeweils mit einem der ersten Ventile und einem der zweiten Ventile verbunden. In jeder Stellung der Antriebsein-IS richtung (ggf. mit Ausnahme der Nullstellung, in der sämtliche Ventile geschlossen sein können) ist also der tHirömunyswuy durch eine der Anschlußeinheiten durchgoschaltet, indem das dieser Anschlußeinheit vorgeschaltete erste Ventil und das der Anschlußeinheit nachgeschaltete zweite Ventil geöffnet sind. Für alle übrigen Anschlußeinheiten ist entweder nur das zugehörige erste Ventil oder nur das zugehörige zweite Ventil geöffnet, so daß der Durchfluß darch diese Anschlußeinheit unterbrochen ist.

Auf diese Weise wird eine Sequenzsteuerung der Anschlußeinheiten bewirkt, indem bei einer Verstellung der Antriebseinrichtung die ersten Ventile nacheinander öffnen und dabei gleichzeitig die zweiten Ventile nacheinander schließen. Die Antriebseinrichtung kann

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von dem Ausgangssignal eines Thermostaten, von einem Füllstandssignal oder von einem anderen Regelsignal gesteuert werden, so daß der Fluidverteiler ständig in eine Stellung gebracht wird, in der eine der Anschlußeinheiten sowohl mit der Eingangsleitung als auch mit der Ausgangsleitung verbunden ist, wobei ggf. eine Nullstellung vorgesehen sein kann, in der sämtliche Ansch-lußeinheiten abgestellt sind.

Eine vorteilhafte Bauform des Fluidverteilers ergibt sich dadurch, daß gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die ersten Ventile und die zweiten Ventile jeweils in einer Reihe innerhalb eines rohrförmigen ersten bzw. zweiten Ventilgehäuses angeordnet und durch eine die Ventilkörper tragende, von der Antriebseinrichtung verschiebbare Ventilachse gesteuert sind. Hierbei werden sämtliche ersten Ventile von der ersten Ventilachse und sämtliche zweiten Ventile von der zweiten Ventilachse entsprechend der Stellung der Antriebseinrichtung gesteuert, wobei die Betätigung der ersten Ventile und der zweiten Ventile gegensinnig erfolgt. Dies bedeutet, daß, wenn sämtliche ersten Ventile geöffnet sind, gleichzeitig alle zweiten Ventile geschlossen sind und daß, wenn sämtliche ersten Ventile geschlossen sind, gleichzeitig alle zweiten Ventile geöffnet sind. Dazwischen nehmen die Ventile Stellungen ein, in denen beispielsweise die äußeren ersten Ventile geschlossen und die inneren zweiten Ventile geöffnet sind., wobei eine einzige Anschlußeinheit mit einem geöffneten ersten Ventil und

einem geöffneten zweiten Ventil verbunden ist, während

für die übrigen Anschlußeinheiten entweder das zuge-r

hörige erste Ventil oder das zugehörige zweite Ventil geschlossen ist.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung bestehen die Ventilachsen aus mit axialen Abständen hintereinander angeordneten Stößeln, an denen die Ventilkörper befestigt sind, und die Stößel bzw. die Ventilkörper werden durch an dem jeweiligen Ventilgehäuse abge-TO stützte Federn in Richtung auf den am Ventilgehäuse angebrachten Ventilsitz gedrückt. Die Schaltabstände der Soqucnzsteuerunq werden somit auf einfache mechanische Waise realisiert.

Alternativ kann die Ventilachso aus einer durchgehenden Stange bestehen, an der für jeden Ventilkörper Anschläge vorgesehen sind, zwischen denen sich der Ventilkörper axial bewegen kann.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die die Ventilachsen bildenden Stößel in Buchsen geführt, welche über radiale Streben an dem Ventilgehäuse festgelegt sind und jeweils ein Widerlager für eine Feder aufweisen. Die Streben können durch axiale Hülsen zwischen den Stirnwänden des Gehäuses axial festgelegt sein und zwischen den Hülsen können Scheiben zur Bildung der Ventils: tze an dem Ventilgehäuse axial festgelegt sein.

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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Antriebseinrichtung zwischen einem die ersten Ventile enthaltenden ersten Ventilgehäuse und einem die zweiten Ventile enthaltenden zweiten Ventilgehäuse angeordnet. Die Antriebseinrichtung weist eine axial verschiebbare Achse auf/ deren Enden jeweils gegen eine der Ventilachsen drückt und beide Ventilachsen gegensinnig zueinander verstellt. Dies ergibt eine einfache und platzsparende Bauform.

Die Antriebseinrichtung muß nicht notwendigerweise zwischen den beiden Ventilgehäusen angeordnet sein, sondern sie kann sich auch beispielsweise an einem der beiden Enden des gesamten Fluidverteilers befinden. Wichtig ist nur, daß die ersten Ventile und die zweiten Ventile gegensinnig zueinander verstellt werden, wobei die ersten Ventile zunehmend öffnen, während die zweiten Ventile zunehmend schließen.

Im folgenden wird unter Bezugnahme·auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Figur "ι eine schematische Darstellung des Fluidverteilers, der an mehrere Anschlußeinheiten angeschlossen ist/

Figur 2 einen Längsschnitt durch den Fluidverteiler und

Figur 3 eine schematische Darstellung des Fluidverteilers.

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Der Fluidverteiler 10 weist gemäß Figur 1 ein erstes Ventilgehäuse 11 und ein zweites Ventilgehäuse 12 auf, zwischen denen eine Antriebseinrichtung 13 angeordnet ist. Das erste.Ventilgehäuse 11 ist an eine Einlaßleitung 14 und das zweite Ventilgehäuse 12 an einer Auslaßleitung 15 angeschlossen. Die Leitungen 14 und führen beispielsweise zu einem Wärmeverbraucher.

Das erste Ventilgehäuse 11 hat vier Auslaßleitungen A1, A2, A3 und A4 und das zweite Ventilgehäuse 12 hat vier Einlaßleitungen E1, E2, E3 und E4. Jede der Auslaßleitungen A1 bis A4 führt zu einer Anschlußeinheit 16,17,18,19. Die Auslässe der Anschlußeinheiten 16,17, 18,19 sind jeweils mit einer der Einlafileitungen E1, E2, E3, E4 verbunden. Die Anschlußeinheit 16 ist ein Heizkessel, der einerseits mit dem Auslaß A1 und andererseits mit dem Einlaß E1 verbunden ist. Die Anschlußeinheit 17 ist ein Wärmekollektor, in dem eine Flüssigkeit von der Sonne erwärmt wird. Diese Anschlußeinheit 17 ist mit dem Auslaß A2 und dem Einlaß E2. verbunden. Die Anschlußeinheit 18 ist eine Wärmepumpe, die aus Abwärme oder aus deit Erdreich Wärme entnimmt und auf ein höheres Temperaturniveau überträgt. Diese Anschlußeinheit 18 ist mit der Auslaßleitung A3 und der Einlaßleitung E3 verbunden. Die Anschlußeinheit 19 ist eine Wärmespeicher, der beispielsweise während der Nachtstunden aufgeladen wird und in den Tagstunden Wärme abgibt. Diese Anschlußeinheit 19 ist mit der Auslaßleitung A4 und der Einlaßleitung E4 verbunden. ,.

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In Abhängigkeit von der Stellung eines Thermostaten und nach einem bestimmten Zeitprogramm wird die Antriebseinrichtung 13 so betätigt, daß sie jeweils eine der Anschlußeinheiten 16,17,18^19 über den Fluidverteiler 10 an die Eingangsleitung 14 und gleichzeitig an die Ausgangsleitung 15 anschließt.

Die Konstruktion des Fluidvertoilurs 10 ist in Figur 2 dargestellt. In dem rohrförmigen ersten Ventilgehäuse sind die ersten Ventile V11, V12 ... hintereinander angeordnet und in dem zweiten Ventilgehäuse 12 sind die zweiten Ventile V21 bis V24 hintereinander angeordnet. Die beiden rohrförmigen Ventilgehäuse 11, 12 sind entlang einer gemeinsamen Achse angeordnet und durch die zwischen ihnen liegende Antriebseinrichtung 13 voneinander getrennt. Die Antriebseinrichtung 13 weist eine Achse 20 auf, die über ein von einem Motor 21 angetriebenes Schneckenrad 22 axial in der ersten Verstellrichtung (gemäß Figur 2 nach links) und in Gegenrichtung (gemäß Figur 2 nach rechts) verschoben werden kann. Die beiden Ventilgehäuse 11, 12 sind an ihren der Antriebseinrichtung 13 zugewandten Stirnseiten durch Wände 23 verschlossen. Diese Wände 23 haben Öffnungen, durch die die Achse 20 hindurchragt. Die Enden der Achse 20 sind von Balgdichtungen 24 umschlossen, welche abdichtend an den Stirnwänden 23 befestigt sind, so daß der Raum, in dem sich die Antriebseinrichtung 13 befindet, gegen die Innenräume der Ventilgehäuse 11,12 abgedichtet ist.

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Jedes der Ventile V11 bis V14 und V21 bis V24 weist einen Ventilsitz 25 auf, der aus einer quer in dem Ventilgehäuse 11, 12 angeordneten Scheibe besteht, die gegen die Wand des Ventilgehäuses abgedichtet ist und eine von einem Rand 26 umgebene Dürchlaßöffnung 27 besitzt. Der Rand 26 weist von der Antriebseinrichtung 13 aus nach außen. Gegen diesen Rand 26 wird von einer Feder 28 ein scheibenförmiger Ventilkörper 29 gedrückt, der an einem axialen Stößel 30 fest angebracht ist. Die axialen Stößel 30 der ersten Ventile liegen hintereinander und können mit ihren Stirnseiten gegeneinander stoßen, so daß die Stößel 30 gegen die Wirkung der Schraubenfedern 28 neich außen bewegt werden können, wodurch der betreffende Ventilkörper 29 von dem den Ventilsitz bildenden Rand 26 abhebt.

Die Enden der Stößel 30 sind in Buchsen 31 geführt, die koaxial in den Ventilgehäusen 11, 12 angeordnet sind. Die Buchsen 31 sind an Armsternen befestigt, deren radiale Streben 32 schräg nach außen verlaufen und mit ihren Enden axial gegen die Scheibe 25 des benachbarten Ventils stoßen. Zwischen dem Armstern 32 und der Scheibe' 25 eines jeden Ventils befindet sich eine Hülse 33, die als Abstandhalter wirkt und eine radiale Öffnung 34 aufweist, die deckungsgleich mit dem be-

?'> t rof fenden Auslaß Λ1 bis A4 bzw. Einlaß E1 bis E4 ist.

Die Stirnseiten der Ventilgehäuse 11 und 12 sind durch Deckel 35 verschlossen, die die Scheiben 25, die Hülsen 33 und die äußeren Ränder der Streben 32 axial zusammendrücken, so daß die genannten Teile in dem jeweiligen Ventilgehäuse 11 bzw. 12 axial fixiert sind.

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An den der Antriebseinrichtung 13 zugewandten Enden weisen die Gehäuse 11 und 12 Kammern 36 auf, die mit der Eingangsleitung 14 bzw. mit der Ausgangsleitung 15 verbunden sind. Diese Kammern 36 haben bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel keinen Einlaß- bzw. Auslaßanschluß. Dies hat zur Folge, daß der Fluidverteiler eine Nullstellung aufweist, in der sämtliche Anschlußeinheiten 16,17,18,19 abgeschaltet sind. Die Kammern 36 könnten jedoch einen Einlaß bzw. einen Auslaß aufweisen. In diesem Fall wäre dann stets der Durchfluß durch eine der Anschlußeinheiten eingeschaltet.

Die Ventile V11 bis V14, die im ersten Ventilgehäuse 11 angeordnet sind, sind in gleicher Weise ausgebildet wie die Ventile V21 bis V24, die in dem zweiten Ventilgehäuse 12 angeordnet sind. In allen Fällen drückt die zur Außenseite gegen die Streben 32 abcjestüLzte Schraubenfeder 28 den Ventilkörper 29 in Richtung auf den Ventilsitz 26 bzw. in Richtung auf die Antriebseinrichtung 13, um das Ventil zu schließen. Die Stößel 30 der inneren-Ventile V11 und V24 stoßen jeweils gegen einen in dem Raum 36 angeordneten Hilfsstößel 37, gegen den das in der Balgdichtung 24 angeordnete Ende der Achse 20 stößt. Das andere Ende des Hilfsstößels 37 ist in einer Buchse 31 geführt, welche an einem Arm- -stern 32 befestigt ist. An dem Armstern 32 stützt sich die Schraubenfeder 38 ab, die mit ihrem freien Ende gegen einen Flansch des Hilfsstößels 37 drückt und diesen somit in Richtung auf dia Achr.e 20 treibt.

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In der in Figur 2 gezeigten Stellung der Antriebseinrichtung bzw. der Achse 20 ist dasjenige erste Ventil V11 geöffnet, das der Antriebseinrichtung zugewandt ist. Die weiter außen liegenden Ventile V12 bis V14 sind geschlossen. Das Fluid kann also von der Einlaßleitung 14 durch die Kammer 36 und das geöffnete Ventil V11 zum Auslaß A1 fließen. Das Fluid fließt weiter durch die Anschlußeinheit 16 (Figur 1) zum Einlaß E1 des am weitesten außen angeordneten zweiten Ventils V21. Wenn von den ersten Ventilen V11 bis V nur das Ventil V11 geöffnet ist, sind alle zweiten Ventile V21 bis V24 geöffnet, so daß das Fluid alle hintereinander angeordneten zweiten Ventile V21 bis V24 durchströmen und in die Auslaßleitung 15 gelangen kann. Auf diese Weise wird ausschließlich die Abschlußeinheit 16 durchströmt. Wird die Achse aus dieser Stellung heraus noch weiter gemäß Figur 2 nach links verschoben, dann öffnet auch das nächstfolgende erste Ventil V12, jedoch schließt gleichzeitig das äußerste zweite Ventil V21. Auf diese Weise wird der Durchfluß durch die Abschlußeinheit 16 unterbrochen und stattdessen wird der Durchfluß durch die Anschlußeinheit 17 durch die hintereinander geschalteten Ventile V12 und V22 ermöglicht.

Die Ventilachsen bestehen jeweils aus den Stößeln 30, die einen axialen Abstand voneinander haben, wenn die betreffenden Ventile sich im SchÜ3ßzustand befinden. Bevor ein Ventil geöffnet werden kann, muß also das weiter innen (der Antriebseinrichtung 13 zugewandte) Ventil voll in die Öffnungsstellung

gelangt sein, so daß sein Stößel 30 gegen den Stößel des nächstfolgenden äußeren Ventils anstößt.

Das innere Ventil V11 der ersten Ventile und das am weitesten außen angeordnete Ventil V21 der zweiten Ventile sind gemäß Figur 3 über die Anschlußexnheit in Reihe geschaltet. Ebenso sind dasjenige erste Ventil V12, das dem Ventil V11 nach außen hin benachbart ist, und dasjenige Ventil V22, das dem Ventil V21 nach innen hin benachbart ist, über die Anschlußexnheit 17 in Reihe geschaltet. Wichtig ist, daß die ersten Ventile V11 bis V14 sequentiell von innen nach außen öffnen, während gleichzeitig die zweiten Ventile V21 bis V24 sequentiell von außen nach innen (d.h. beginnend mit dem Ventil V21) schließen, so daß in jeder Stellung der Antriebseinrichtung 13 ein einziges Ventilpaar aus einem ersten Ventil und einem zwo H en Ventil (|eöffnet ist.

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Leerseite

Claims

ANSPRÜCHE

.) Fluidverteiler zur Durchschaltung des Strömungs-r weges zwischen einer E.ingangslcitung und einer Ausgangsleitung durch jeweils eine von mehreren Anschlußeinheiten/ dadurch gekennzeichnet , daß an die Eingangsleitung (14) mehrere im Strömungsweg hintereinander geschaltete erste Ventile (V11 bis V14) angeschlossen sind, die mit zunehmender Verstellung einer Antriebseinrichtung (13) in einer ersten Verstellrichtung nacheinander öffnen, daß an die Ausgangsleitung (15) mehrere in Strömungsrichtung hintereinander geschaltote zweite Ventile (V21 bis V24) angeschlossen sind, die in der maximalen Endstellung der Antriebseinrichtung (13) in der ersten Verstell richtung geschlossen sind und bei einer Bewegung der Antriebseinrichtung (13) in einer zu der ersten Verstellrichtung entgegengesetzten zweiten Verstellrichtung nacheinander öffnen und daß in den einzelnen Stellungen der Antriebseinrichtung (13) jeweils eine der Anschlußeinheiten (16,17,18,19) über ein geöffnetes erstes Ventil (V11 bis V14) mit der Eingangsleitung (14) und gleichzeitig über ein geöffnetes zweites Ventil (V21 bis V24) mit der Ausgangsleitung 15 verbunden ist.

RAD ORIGINAL

Pf ψ ψ * * ·
2. Fluidverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekenn-r zeichnet, daß die ersten Ventile (V11 bis V14) und die zweiten Ventile (V21 bis V24) jeweils in einer Reihe innerhalb eines rohrförmigen ersten bzw. zweiten Ventilgehäuses (11, 12) angeordnet und durch eine die Ventilkörper (29) tragende, von der Antriebseinrichtung (13) verschiebbare Ventilachse gesteuert sind.
3. Fluidverteiler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilachsen aus mit axialen Abständen hintereinander angeordneten Stößeln (30) bestehen, an denen die Ventilkörper (29) befestigt sind, und daß die Stößel (30) bzw. die Ventilkörper (29) .durch an dem jeweiligen Ventilgehäuse (11,12) abgestützte Federn (28) in Richtung auf den am Ventilgehäuse (11, 12) angebrachten Ventilsitz (26) gedrückt werden.
4. Fluidverteiler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stößel (30) in Buchsen (31) geführt sind, welche über radiale Streben (32) an dem Ventilgehäuse (11, 12) festgelegt sind und jeweils ein Widerlager für eine Feder (28) aufweisen.
5. FIuidverteiler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Streben (32) durch axiale Hülsen (33) zwischen den Stirnwänden (23, 35) des Ventilgohäuses (11, 12) axial festgelegt sind.

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6. Fluidverteiler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Hülsen (33) Scheiben (25) zur Bildung der Ventilsitze an dom Ventilgehäuse (11, 12) axial festgelegt sind.
7. Fluidverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung

(13) zwischen einem die ersten Ventile enthaltenden ersten Ventilgehäuse (11) und einem die zweiten Ventile enthaltenden zweiten Ventilgehäuse (12) angeordnet ist und eine axial verschiebbare Achse

(20) aufweist, deren Enden jeweils gegen eine der Ventilachsen drücken und die beide Ventilachsen gegensinnig zueinander verstellt.
8. Fluidverteiler nach Am-.pruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Achse (20) in Balgdichtungen (24) eingreifen, welche jeweils mit einer Stirnseite (23) des zugehörigen Ventilgehäuses (11, 12) abdichtend verbunden sind.

BAD ORJGfNAL