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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Magnetventil, insbesondere
auf ein Magnetventil zur Gasdurchflusssteuerung, das im Wesentlichen aufweist:
ein Hauptteil, einen Aufnahmeraum, einen Anschlussstutzen, einen
Ventilhebel und einen Ventilzapfen, durch den eine Ventilöffnung geöffnet und geschlossen
wird.
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Stand der
Technik
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Ein
Magnetventil zur Gasdurchflusssteuerung in einem Wassererhitzer,
der mit einem Gasventilgehäuse
verbunden ist, ist bereits bekannt. Das Gasventilgehäuse weist
Rohre zwischen der Gasversorgungsquelle und dem Wassererhitzer (Gasbrenner)
auf. Das Gasventilgehäuse
weist eine Buchse zum Ankuppeln an das Magnetventil, einen Gaseinlass
und einen Gasauslass auf. Das Magnetventilgehäuse weist des Weiteren zwischen
dem Gaseinlass und dem Gasauslass eine Ventilöffnung auf, die durch den Ventilzapfen
verschlossen werden kann. Wenn der Wassererhitzer (Gasbrenner) zum
Einsatz kommt, kann in der Praxis das Magnetventil den Ventilzapfen
derart betätigen,
dass der Ventilzapfen in die entgegengesetzte Richtung zu der Ventilöffnung bewegt
wird, um die Ventilöffnung
zu öffnen,
so dass der Durchgang zwischen dem Gaseinlass und dem Gasauslass
ermöglicht
wird. Das Gas kann deshalb von dem Gaseinlass über den geöffneten Durchfluss zwischen
dem Ventilzapfen und der Ventilöffnung und
ebenfalls über
den Gasauslass der Verbrennungsstelle zugeführt werden. Der Gasdurchfluss wird
durch die Stellung des Ventilzapfens gesteuert.
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Im
Prinzip ist ein herkömmliches
Magnetventil jedoch so hergestellt, dass Überdruck auf beiden Flächen einer
Membran durch die Bewegung eines Magnetteils gesteuert wird und
sich die Membran in Richtung der Oberfläche mit Unterdruck bewegt,
um den Ventilhebel zu betätigen,
der mit dem Ventilzapfen zusammen wirkt, und es dem Ventilzapfen
ermöglicht,
eine Bewegung in die entgegengesetzte Richtung zu der Ventilöffnung fortzusetzen,
so dass die Ventilöffnung
geöffnet
werden kann, um Gas zu liefern. Der Nachteil dieser bekannten Konstruktionen
liegt darin, dass der Überdruck
auf beide Flächen der
Membran sich plötzlich ändern kann,
während sich
das Magnetteil bewegt, so dass die Membran sich plötzlich in
die Richtung der Fläche
mit Unterdruck bewegt. Wenn die Ventilöffnung plötzlich geöffnet wird, wird das Gas augenblicklich
dem Wassererhitzer (dem Gasbrenner) zugeführt, was das Risiko eines Flammenstrahls
in sich birgt.
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GB 452124 offenbart einen
Magnetmechanismus, der die meisten Merkmale des Oberbegriffs des
Anspruchs 1 aufweist, jedoch handelt es sich nicht um ein Ventil
zur Gasdurchflusssteuerung bei Wassererhitzern.
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Offenbarung
der Erfindung
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Das
Hauptziel der Erfindung ist es, ein Magnetventil zur Gasdurchflusssteuerung
zu schaffen, so dass das Öffnen
des Gasdurchflusses kontinuierlich veranlasst wird, wodurch das
Risiko eines Flammenstrahls vermieden wird.
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Das
Magnetventil gemäß des Oberbegriffs nach
Anspruch 1 weist auf: ein Hauptteil, einen Aufnahmeraum, einen Anschlussstutzen,
einen Ventilhebel und einen Ventilzapfen. Das Magnetventil weist
darüber
hinaus ein Stellglied auf, das in dem Hauptteil untergebracht ist.
Das Stellglied wird durch einen Motor angetrieben und betätigt einen
Drehhebel. Der Drehhebel weist einen Gewindeabschnitt auf.
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Das
Magnetventil weist auch eine Nockenscheibe auf, die eine Buchse
mit Innengewinde hat, das mit dem Drehhebel verbunden ist, so dass
es eine gelenkige Verbindung zwischen der Nockenscheibe und dem
Drehhebel gibt. Überdies
sind ein Magnetelement und ein Magnetteil an der Nockenscheibe beziehungsweise
dem Ventilhebel, oder umgekehrt, angeordnet.
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Wenn
sich der Drehhebel dreht, wirkt dessen Gewindeabschnitt auf die
Nockenscheibe. Die Richtung, in der sich die Nockenscheibe bewegt,
wird in Übereinstimmung
mit der Richtung gesteuert, in der sich der Drehhebel dreht. Wenn
die Nockenscheibe sich in Richtung auf die Ventilöffnung bewegt
und das Magnetelement an das Magnetteil magnetisch angezogen wird,
können
die Nockenscheibe und der Drehhebel magnetisch zueinander angezogen
werden, sobald das Magnetteil eingeschaltet worden ist. Wenn der
Drehhebel sein Einwirken auf die Nockenscheibe fortsetzt und die
Nockenscheibe sich mit dem Drehhebel in die entgegengesetzte Richtung
zu der Ventilöffnung
bewegt, kann der Gewindeabschnitt des Drehhebels den Ventilzapfen
betätigen, um
die Ventilöffnung
kontinuierlich zu öffnen,
wobei eine langsame Bewegung des Ventilzapfens ermöglicht und
ein plötzlicher
Flammenstoß vermieden wird.
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Das
Magnetventil nach der Erfindung gemäß Anspruch 1 umfasst ein Umlaufrohr
in der Ventilöffnung,
das an der inneren Fläche
der Ventilöffnung anliegt
und das mit der vorderen Fläche
des Ventilzapfens verbunden ist, wobei das Umlaufrohr eine Rille
in seiner Wand aufweist. Die Rille nimmt von einem Ende des Ventilzapfens
in Richtung der Ventilöffnung
kontinuierlich zu, so dass, während
der Ventilzapfen öffnet,
die hervorstehende Breite der Rille über den Rand der Ventilöffnung mit
dem Abstand, in dem der Ventilzapfen sich bewegt hat, kontinuierlich zunimmt,
so dass das Gas durch den über
den Rand der Ventilöffnung
hervorstehenden Abschnitt strömen
kann, und, während
der Ventilzapfen öffnet,
der Gasdurchfluss zunimmt, um sicherzustellen, dass eine konstante
Gaslieferung beibehalten wird.
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Überdies
weist der Drehhebel an beiden Enden des Gewindeabschnitts einen
flachen Abschnitt auf, der nicht mit der Buchse mit Innengewinde
in Wirkverbindung steht. Wenn die Nockenscheibe eine bestimmte Stellung
bei ihrer Bewegung erreicht, schraubt sich der Gewindeabschnitt
des Drehhebels nicht in die Buchse mit Innengewinde ein, und der
flache Abschnitt des Drehhebels kommt mit der Gewindebuchse in Berührung, und
so arbeitet die Nockenscheibe nicht mit der Drehung des Drehhebels,
wodurch ein übermäßiges Verdrehen
des Drehhebels und eine Pressung der Nockenscheibe verhindert werden.
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Weiterhin
weist das Magnetventil auch eine Pufferfeder an einer bestimmten
Stelle der Bewegung der Nockenscheibe auf, um einen Stoß oder eine übermäßige Druckbelastung
auf die Nockenscheibe während
der Bewegung zu verhindern, und um gleichfalls die Buchse mit Innengewinde
dabei zu unterstützen,
sich auf den Gewindeabschnitt zu schrauben, so dass er einwirken
und die Nockenscheibe gleichzeitig mit dem Drehhebel bewegen kann,
während
sich der Drehhebel in eine negative Richtung bewegt.
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Diese
und andere Vorteile und Merkmale werden im Hinblick auf die Figuren
und die detaillierte Beschreibung der Erfindung deutlich.
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Beschreibung
der Zeichnungen
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Es
zeigen:
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1 eine
Querschnittsansicht einer Ausführung
gemäß der Erfindung;
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2 eine
Querschnittsansicht der Ausführung
nach 1, in der die Nockenscheibe über das Stellglied betätigt wird,
bis das Magnetelement an das Magnetteil magnetisch angezogen worden
ist.
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3 eine
Querschnittsansicht der Ausführung
gemäß 1,
in der die Nockenscheibe mit dem Ventilhebel in Kontakt steht.
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4 eine
Querschnittsansicht der Ausführung
gemäß 1,
in der das Stellglied dabei ist, den Ventilzapfen in die entgegengesetzte
Richtung zu der Ventilöffnung
zu bewegen.
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5 eine
Querschnittsansicht der Ausführung
gemäß 1,
in der das Stellglied dabei ist, die Nockenscheibe zu einer vorbestimmten
Stellung zu bewegen.
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6 eine
schematische Ansicht einer Ausführung
des Ventilzapfens und des Umlaufrohrs.
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7 eine
schematische Ansicht der Ausführung
gemäß 6,
in der das Umlaufrohr so dargestellt ist, dass es ein wenig über den
Rand der Ventilöffnung
hervorsteht.
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8 eine
schematische Darstellung der Ausführung gemäß 6, in der
das Umlaufrohr so dargestellt ist, dass es nahezu vollständig von
dem Rand der Ventilöffnung
hervorsteht.
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9 ein
Diagramm der Kurven, die die Umlaufabweichung während der Öffnung einer Ventilöffnung eines
herkömmlichen
Ventilzapfens in der Form einer Scheibe und während der Öffnung eines Ventilzapfens
darstellen, der ein Umlaufrohr gemäß der Erfindung aufweist.
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Detaillierte
Offenbarung der Erfindung
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Wie
in 1 gezeigt, weist das Magnetventil zur Gasdurchflusssteuerung
gemäß der Erfindung
im Wesentlichen auf: ein Hauptteil (10), einen Aufnahmeraum
(11), einen Anschlussstutzen (12), einen Ventilhebel
(22), einen Ventilzapfen (20) und eine Ventilöffnung (A4).
Das Hauptteil (10) bildet eine Verbindung mit einem Gasventilgehäuse (A)
und enthält einen
Aufnahmeraum (11) zur Unterbringung einiger zugehörender Betätigungseinrichtungen
und einen Anschlussstutzen (12) zur Verkopplung mit der
Verbindungsmuffe (A1) des Gasventilgehäuses (A). Der Anschlussstutzen
(12) weist einen Ventilhebel (22) auf. Ein Ende
dieses Ventilhebels (22) dringt in das Innere des Hauptteils
(10) ein und das andere Ende dieses Ventilhebels (22)
weist einen Ventilzapfen (20) auf, der das Innere des Gasventilgehäuses (A) durchdringt,
so dass der Ventilzapfen (20) die Ventilöffnung (A4)
zwischen dem Gaseinlass (A2) und dem Gasauslass (A3) des Gasventilgehäuses (A)
schließen
kann, um den Durchgang zwischen dem Gaseinlass (A2) und dem Gasauslass
(A3) des Gasventilgehäuses
(A) zu schließen.
In der Praxis kann der Ventilzapfen (20) in die entgegengesetzte
Richtung zu der Ventilöffnung
(A4) bewegt werden, unterstützt durch
das Magnetventil, um ein Öffnen
der Ventilöffnung
(A4) und des Durchgangs zwischen dem Gaseinlass (A2) und dem Gasauslass
(A3) zu ermöglichen,
und zwar so, dass das Gas von dem Gaseinlass (A2) durch den offenen
Durchgang zwischen dem Ventilzapfen 20 und der Ventilöffnung (A4)
und ebenso durch den Gasauslass (A3) in den Gasbrenner (in der Zeichnung
nicht dargestellt) geleitet werden kann. Der Gasdurchfluss kann
dann mittels der Öffnungsstellung
des Ventilzapfens (20) gesteuert werden.
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Der
Hauptteil (10) des Magnetventils gemäß der Erfindung weist auch
ein Stellglied (30) auf, das durch einen Motor (31)
betätigt
wird, damit der Motor (31) den Drehhebel (32)
antreibt. Die Anwesenheit und die Verwendung einer Regelvorrichtung
(34) zwischen dem Motor (31) und dem Drehhebel
(32) ermöglichen
eine Reduzierung der Drehungen des Drehhebels. Der Drehhebel (32)
weist einen Gewindeabschnitt (321) auf und der Drehhebel
(32) weist eine gelenkige Verbindung mit einer Nockenscheibe (33)
auf. Die Nockenscheibe (33) weist eine Hülse mit
Innengewinde (331) auf, das sich auf den Gewindeabschnitt
(321) des Drehhebels (32) schrauben lässt. Die
Führungsteile
(13), die über
eine gelenkige Verbindung mit der Nockenscheibe (33) verbunden sind,
sind auch in dem Aufnahmeraum (11) des Hauptteils (10)
montiert, so dass sie die Drehung der Nockenscheibe (33)
einschränken
können.
Während der
Drehhebel (32) sich dreht, kann die Nockenscheibe (33)
entlang des Drehhebels (32) durch die Funktion des Gewindeabschnitts
(321) und der Begrenzung der Führungsteile (13) bewegt
werden.
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Darüber hinaus
gibt es ein Magnetelement (332) und ein Magnetteil (23),
welche sowohl an der Nockenscheibe (33) als auch an dem
Ventilhebel (22) angebracht sind, so dass das Magnetelement
(332) und das Magnetteil (23) magnetisch zueinander
angezogen werden können,
sobald der Einschaltvorgang stattgefunden hat. In der Zeichnung
befindet sich das Magnetelement (332) an der Nockenscheibe
(33) und das Magnetteil (23) zum Beispiel an dem Ventilhebel
(22). Das Magnetelement (332) und das Magnetteil
(23) können
sich also in gegenüberliegenden
Stellungen befinden. Wenn der Drehhebel (32) sich dreht,
kann sein Gewindeabschnitt (321) auch zur selben Zeit mit
der Nockenscheibe (33) arbeiten. Die Richtung, in die sich
die Nockenscheibe (33) bewegt, wird in Übereinstimmung mit der Richtung
gesteuert, in die sich der Drehhebel (32) dreht, entweder
in die entgegengesetzte Richtung zu der Ventilöffnung (A4) oder in die Richtung
auf die Ventilöffnung
(A4) zu. Wenn die Nockenscheibe (33) sich in die Richtung
der Ventilöffnung
(A4) bewegt und das Magnetelement (332) magnetisch in Richtung
auf das Magnetteil (23) angezogen wird, können die
Nockenscheibe (33) und der Ventilhebel (22) magnetisch
zueinander angezogen werden, sobald das Magnetteil (23)
eingeschaltet worden ist. Wenn der Drehhebel (32) die Betätigung der
Nockenscheibe (33) fortsetzt und die Nockenscheibe (33)
sich mit dem Drehhebel (32) in die entgegengesetzte Richtung
zu der Ventilöffnung
(A4) bewegt, kann der Gewindeabschnitt (321) des Drehhebels
(32) in geeigneter Weise mit dem Ventilzapfen (20)
wirken, um die Ventilöffnung
(A4) kontinuierlich zu öffnen,
so dass die Bewegung des Ventilzapfens (20) verlangsamt werden
kann und ein plötzlicher
Flammenstrahl vermieden werden kann.
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Überdies
ist auch eine Rückschnellfeder
(24) an dem Ventilzapfen (20) zwischen dem Ventilzapfen (20)
und dem Anschlussstutzen (12) befestigt, der an dem Hauptteil
(10) vormontiert ist. Wenn das Magnetteil (23)
von der Stromquelle getrennt wird, kann diese Rückschnellfeder (24)
sofort auf den Ventilhebel (22) drücken, bis der Ventilzapfen
(20) die Absperrstellung in der Ventilöffnung (A4) erreicht, um die
Gaslieferung abzusperren. Es gibt in der Erfindung einen flachen
Abschnitt (322) auf beiden Flächen des Gewindeabschnitts
(321) des Drehhebels (32), wobei der Gewindeabschnitt
nicht mit der Gewindebuchse (331) zusammen wirkt. Wenn
die Nockenscheibe (33) eine vorbestimmte Stellung in ihrer Bewegung
erreicht, wird der Gewindeabschnitt (321) des Drehhebels
(32) sich nicht auf die Buchse mit Innengewinde schrauben,
sondern es ist der flache Abschnitt (322) des Drehhebels
(32), der sich auf die Buchse mit Innengewinde (331)
schraubt, so dass die Nockenscheibe (33) das Zusammenwirken
mit der Drehung des Drehhebels (32) nicht fortsetzt, um übermäßiges Verdrehen
des Drehhebels (32) und Druck auf die Nockenscheibe (33)
zu vermeiden. Eine Pufferfeder (35) kann ebenso vorgesehen
werden, vorzugsweise in einer bestimmten Stellung der Bewegung der
Nockenscheibe (33), um jeglichen Schlag oder ein Übermaß an Druck
auf die Nockenscheibe (33) während des Bewegens zu vermeiden, genauso
wie es der Buchse mit dem Innengewinde (331) zu ermöglichen,
mit dem Gewindeabschnitt (321) in Eingriff zu gelangen,
so dass dieser wirksam werden kann und die Nockenscheibe (33)
mit dem Drehhebel (32) gleichzeitig zu bewegen, während der
Drehhebel (32) sich in negativer Richtung dreht.
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Aus 2 bis 5 ist
ersichtlich, dass, wenn der Drehhebel (32) durch den Motor
(31) des Stellglieds (30) betätigt wird, dieser zur gleichen
Zeit wie die Nockenscheibe (33) arbeitet und sich in die Richtung
auf die Ventilöffnung
(A4) bewegen kann (wie in 2 dargestellt).
Sobald die Gewindebuchse (331) der Nockenscheibe (33)
sich auf den Gewindeabschnitt (321) des Drehhebels (32)
schraubt, kann sich die Nockenscheibe (33) in Richtung
der Ventilöffnung
(A4) bewegen, was durch den Gewindeabschnitt (321) unterstützt wird.
Wenn die Nockenscheibe (33) sich zu einer bestimmten Stellung
bewegt und den Ventilhebel (22) berührt (wie in 3 gezeigt),
kann die Pufferfeder (35) gleichzeitig in Aktion treten,
um einen massiven Schlag oder übermäßigen Druck
zwischen der Nockenscheibe (33) und dem Ventilhebel (22)
zu vermeiden. Der Gewindeabschnitt (321) des Drehhebels
(32) wird von dem Gewindeabschnitt (331) der Nockenscheibe
(33) ausser Eingriff gebracht und blockiert die Bewegung
der Nockenscheibe (33). Ist das Magnetteil (23)
eingeschaltet, kann es jetzt zu dem Magnetelement (332)
magnetisch angezogen werden, so dass die Nockenscheibe (33)
mit dem Ventilhebel (22) gekuppelt werden kann.
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Sobald
die Nockenscheibe (33) exakt an den Ventilhebel (22)
angezogen worden ist (wie in 4 gezeigt),
wird sich der Motor des Stellglieds (30) in eine negative
Richtung drehen, um den Drehhebel (32) zu betätigen und
den Ventilzapfen (20) in die entgegengesetzte Richtung
zu der Ventilöffnung
(A4) zu bewegen, so lange, bis die Ventilöffnung (A4) in ausreichendem
Maße geöffnet ist,
um Gas zu liefern. Die Drehung des Motors (31) wird dann
angehalten, so dass der Ventilzapfen (20) in der Gasdurchflusssteuerstellung
gehalten werden kann. Sobald die Nockenscheibe (33) eine
vorbestimmte Stellung erreicht und der Ventilzapfen (20)
vollständig
von der Ventilöffnung
(A4) getrennt ist (wie in 5 gezeigt),
kann gleichzeitig die Pufferfeder (35) in Aktion treten,
um einen separaten Stoss oder einen übermäßigen Druck zwischen der Nockenscheibe
(33) und dem Hauptteil (10) zu vermeiden. Zur
gleichen Zeit wird der Gewindeabschnitt (321) des Drehhebels
(32) von der Gewindebuchse (331) der Nockenscheibe
(33) entkoppelt, um die Bewegung der Nockenscheibe (33) zu
blockieren und einen Stoss oder einen übermäßigen Druck auf die Nockenscheibe
(33) zu vermeiden.
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Wie
man aus den 1 bis 6 ersehen kann,
gibt es ein Umlaufrohr (21) an der Vorderfläche des
Ventilzapfens (20), der in die Ventilöffnung (A4) in Berührung mit
der Innenfläche
der Ventilöffnung (A4)
eingesetzt ist. Es gibt eine Rille (211) in der Rohrwand
des Umlaufrohrs (21), die sich kontinuierlich bildet und
von einem Ende des Ventilzapfens (20) in Richtung der Ventilöffnung (A4)
vergrößert. Wenn der
Ventilzapfen (20) sich in die Richtung der Ventilöffnung (A4)
bewegt (wie in 4 und 7 dargestellt),
kann die Rille (211) durch den Rand der Ventilöffnung (A4)
vorspringen, während
der Ventilzapfen (20) öffnet.
Die Öffnung
ermöglicht
es dem Gas, durch die Ventilöffnung
(A4) über
den über
den Rand der Ventilöffnung
(A4) vorspringenden Abschnitt zu strömen. Während der Ventilzapfen (20) öffnet, vergrössert sich
die Rille kontinuierlich in Übereinstimmung
mit dem Abstand, in dem sich der Ventilzapfen (20) bewegt,
so dass der Gasdurchfluss langsam und gleichmäßig gesteuert und vergrößert werden
kann, während
der Ventilzapfen (20) öffnet,
um eine konstante Gaslieferung zu erhalten und sicherzustellen, dass
das Gas verbraucht wird (wie in 9 dargestellt).
Es kann auch eine Vielzahl von Verlängerungen (212) an
dem vorderen Ende des Umlaufrohrs platziert werden, so dass der
Ventilzapfen (20), wenn er vollständig geöffnet hat, wie in 8 dargestellt, über die
Verlängerungen
(212) mit der Innenfläche der
Ventilöffnung
(A4) verbunden ist. Wenn der Ventilzapfen (20) vollständig die
Ventilöffnung
(A4) schließt,
kann das Umlaufrohr (21) in die Ventilöffnung (A4) eingesetzt werden.