DE6603462U

DE6603462U - Verbesserungen an elektromagnetisch gesteuerten ventilen zur regelung eines fluessigkeitsumlaufs

Info

Publication number: DE6603462U
Application number: DE19676603462
Authority: DE
Inventors: Louis Eugene Andre Deles
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-01-02
Filing date: 1967-02-20
Publication date: 1969-09-25
Also published as: FR1513478A; ES337069A1

Description

Louis Eugene Andre DELES, Paris (Frankreich), 115 Boulevard Ponistows-f

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Elektromagnetisch gesteuerte Ventile zur Regelung eines Flüssigkeitsstromes.

Es ist bekannt, den Umlauf einer unter Druck stehenden Flüssigkeit durch ein elektromagnetisch gesteuertes Ventil zu öffnen und 2ΐϊ sdiilssssü, UBS isteraitrtierssd sit elektrischem Strom gespeist wird. Im allgemeinen wird die Ventilklappe durch den koaxial zum VentÜKLappensitz angeordneten Tauchkolbenkern eines Elektromagneten bestätigt. Dabei steht der Tauchskolben unter der Wirkung eines elastischen Suckstelleleinents, das ihn in einer Richtung belastet, die der seiner Verstellung durch die elektromagnetische Kraft entgegengesetzt ist. -Die Klanpe ist entweder starr und an den Tauchkolben angefonat oder biegsam. Im letzteren Fall ist ihr Kittelteil dazu cesi£3st₃ gegen den ¥entüklappensits gedrückt zu werden.

Eine derartige Vorrichtung hat mehrere Nachteile,, denn sie ist verhältnismässig aufwendig. Der Tatiehkkolben srass in einem dichten Sylinder gelagert sein. Die Polmassen d:es Elektromagneten s±nd kreisringförmig und das Gewicht des Tauchkolbens nacht ein ¥erfcaltnismässig starkes Magnetfeld erforderlich- Atisserdeia fShri; das

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Einbauspiel des Tauchkolbens im Zusammenhang mit der Sektoren- , frequenz zu Schwingungen.

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch gesteuertes Ventil, das einen Elektromagneten aufweist, der an Stelle eines Tauchkolbenkerns einen Anker besitzt und eine grosse Anzugskraft sowie ein eingeengtes Magnetfeld hat. In dieser Weise wird der Gestehungspreis durch die Verringerung und Vereinfachung der Teile und vor allem durch die Verringerung der Spulenwicklung beträchtlich herabgesetzte

Die Erfindung betrifft insbesondere ein elektromagnetisch gesteuertes Ventil zum Offnen und Schliessen des Umlaufs einer unter Druck stehenden Flüssigkeit, in welchem der koaxial zum Klappensitz des Ventils angeordnete Elektromagnet in einem am äusseren Rand der VentilSchachtöffnung befestigten Gehäuse untergebracht ist.

Die Erfindung besteht darin, dass der Elektromagnet einerseits aus einem in eine eingespritzte Isoliermasse versenkten Magnetkern mit zwei an dem einen Ende aus der Isoliermasse heraustretenden Magnetpolen, die dichtend gegen das Gehäuse anliegen, so dass die von dem letzteren und dem genannten, den Ventilsecnaent verlängernden einen Ende begrenzte Kammer gegen den Magnetkern und die Magnetspule hermetisch abgedichtet ist, und andererseits aus einer beweglichen Masse in Form eines in der Kammer angeordneten Magnet ankers besteht, der unter der Wirkung

eines elastischen Mittels steht, das bestrebt ist, ihn von dem Magnetkern fernzuhalten, und der so geführt ist, dass er im wesentlichen parallelzu dem geraden Querschnitt des letzteren gehalten wird und seine Enden den beiden Magnetpolen gegenüberliegen, während die den Schacht verlängernde Kammer durch eine zwischen dem Anker und dem Ventilklappensitz angeordnete und an ihrem äusseren Rand eingespannte, elastische Membran in zwei Teile unterteilt wird, wobei die Membran einen mit wenigstens einem Loch sehr kleinen Durchmessers versehenen dünnen und biegsamen Teil aufweist, der iheren äusseren Rand mit einem verhältnismässig dicken und gegebenenfalls durch eine starre Seele versteiften Mittelteil verbindet, welcher die

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■und dass wenigstens eine der einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Mittelteils der Membran und des Ankers so ausgebildet ist, dass ein dichter Verschluss der Mittelöffnung erzielt wird, wenn sich der Anker gegen die Membran legt.

In einer derartigen Vorrichtung ist der den Anker aufnehmende Teil der dichten Kammer ständig mit der Flüssigkeit gefüllt. .

Its. Im Ruhezustand herrscht in beiden Kammerteilen der gleiche Brack. Durch die Wirkung des elektrischen Stroms wird der Anker von dein Magnetkern angezogen und der Flüssigkeit sdurehlass durch die !tunnelöffnung der Membran freigegeben, wodurch ein Bixxerentialdruck zwischen den beiden Seiten der Membran entsteht;· Suren diesen Differentialdruck wird die Membran von

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ihrem Sitz abgehoben und die Flüssigkeit kann frei zu dem Ventilauslass hin fliessen. Sobald die Magnetspule stromlos wird, wird der Anker von seinem elastischen Rücksteiimittei wieder gegen die Membran hin bewegt, bis er gegen die innere Stirnfläche derselben zu liegen kommt und so lie Mittelöffnung der Membran verschliesst. Der den Anker aufnehmende Teil der Kammer bleibt mit dem anderen Teil derselben über die kleinen Löcher in dem den Rand und den Mittelteil der Membran verbindenden Teil der letzteren in Verbindung und der Druckunterschied zwischen den beiden Stirnseitigen der Membran wird auf einen Wert reduziert, der dem praktisch statischen Zustand der Flüssigkeit in dem ersten Teil der Kammer im Vergleich zu dem dynamischen Zustand der Flüssigkeit in dem zweiten Teil der Kammer ent-

spricht. Dieser verhältnismässig schwache Druckunterschied wird ι

ι rafch die Elastizität der Membran leicht überwunden und der Mx&-j telteil der letzteren legt sich wieder auf den Veht±lklappensitzi Das elastische Hucksteilmittel des Ankers braucht bei der Bewe- I gung der Membran praktisch nicht einzugreifen; seine einzige Aufgabe besteht darin, den Anker so dicht wie möglich an eier Membran zu. halten. Sie Tatsache, dass sieh der Anker in einem flüssigen Medium "bewegt^ bewirkt in Verbindung mit seiner Iieicntigkeit, dass die zu seiner Verschiebung rexfcyxJnUKKK* in der einen oder anderen. Eielrbung aufzubringenden Kräfte sehr gering sind, so dass das elastische Rückstellmittel aus einer leichten Blattfeder mit kreuzförmig angeordneten Federblättern bestehen tind das Magnetfeld des Elektromagneten TrerhaSnismassig schwach. sein kann^ tmd da letzterer sit einem eingeengten Feld unter

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optimalen Bedingungen arbeitet, kann die Spule des Elektromagneten leicht und von geringem Platzbedarf sein und dabei trotzdem eine grrosse Ansugsempfindliciikeit gewährleisten. \

Weiterhin ist es zweckmässig, dass der Magnetkern zwischen zwei | parallelen Ansätzen geführt ist, die an einem Isolierring ange- | bracht wsein können.

Der Ventilkörper besteht vorteilhaft aus einem Kunststoff- 1 Formteil, der einen zur Vfcntilklappe koaxialen Kragen aufweist, | wobei die Basis und die Seitenoberfläche des Magnetkern von 1 einem übergeformten Kunststoffgehäuse umgeben sind, das eine in j Längsrichtung über den Magnetkern hinausragende Verlängerung
aufweist, wobei der eine der beiden Teile, d. h., der Kragen ι des Ventilkörpers oder die Verlängerung des den Elektromagneten f umgebenden Gehäuses, mit einem Kupplungsvorsprung versehen ist, i der ä in den anderen Teil eingreifen kann, wobei ferner letzterer j eine kreisringförmige innere Auskehlung aufweist, die dazu bertimmt ist, mit einem kreisringförmigen ausseren Wulst des Kupplung svorSprunges zusammenzuwirken, um eine feste Verbindung des
Ventilkörpers mit dem Gehäuse des Elektromagneten zu gewähr-

leisten^

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht eines Ventils gemäss der Erfindung; Fig. 2 ein Schnitt auf der Linie H-II der Fig. 1, wobei die Ventilklappe links der Ebene IH-IiI in Öffnung s st ellung und rechts dieser Ebene in Schliessstellung dargestellt ist;

Fig. 3 ein Schnitt auf der Linie IH-III in Fig. 1, wobei die Ventilklappe links der Ebene H-II in Öffnung s st ellung und rechtes dieser Ebene in Schliessstellung dargestellt ist;

Fig. 4 eine Ansicht einer anderen Ausführungsform, gemäss welcher der Ventilkörper und das Gehäuse des Elektromagneten, die jeweils als Kunststofformteil hergestellt sind, durch Verschweissen zu einem einheitlichen Ganzen verbunden sind, und

Fig. 5 eine Schnittdarstellung einer anderen Ausführungsform der Mittel aim Verschliessen der Mittelöffnung der Membran durch den Magnetanker.

Wie aus Fig. 1, 2. und 3 ersichtlich ist, besteht das elektromagnetisch gesteuerte Ventil aus einem Ventilkörper 1 und einer elektromagnetischen Steuereinrichtung 2.

Der als Kunststofformteil hergestellte Ventilkörper 1 weist einen Einlass 3 für die unter Druck stehende Flüssigkeit auf, der über ein Drosselorgan 5 mit einem Auslass 1+ in Verbindung steht. Ds

in Form eines zylindrischen Schachts ausgebildete Drosselorgan 5 mündet in der Mitte einer kreisrunden Öffnung in der Basis des

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Ventilkörpers 1, wobei diese öffnung voi. einem zylindrischen Kragen 6 begrenzt wird. Der Einlass 3 ist mit einem Sieb 7 und einem Durchflussmengenregler 8 versehen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Druckmitteleinlass 3 ein Aussengewinde 9 für den Anschluss an die Zuleitung und der Auslass einen Flansch 10 für den Anschluss an die Ableitung auf. Die kreisförmige Öffnung 11 des Drosselorgans 5 bildet den Sitz der Ventilklappe.

Die elektromagnetische Steuereinrichtung 2 besteht aus einem in eine eingespritzte Isoliermasse versenkten Magnetkern 12, dessen zwei Magnetpole 13a und 13b an einem Ende aus der Isoliermasse heraustreten, und aus einem beweglichen Anker 14, der sich zwischen zwei parallelen Ansätzen 15a, 15b (Fig. 3) führt, die an einem Isolierring 20 vorgesehen sind, der den Phasenverschiebungsring 21 umgibtund unter der Wirkung einer Blattfeder mit kreuzförmig angeordneten Federblättern l6a und 16b steht, die bestrebt sind, den Anker 14 von dem Magnetkern 12 wegzudrücken. Basis und Seitenfläche des Magnetkerns 12 sind von einem übergeformten Kunststoffgehäuse 19 umgeben. Die Stromversorgung der Wicklung 17 des Magnetkerns 12 erfolgt durch Anschluss der Leiter der nicht dargestellten elektrischen Versorgungsleitung an die an der Basis des Gehäuses 19 seitlich herausragenden Anschlusskemmen 18a und 18b (Fig. 1), während die Erdung über die Nulleiterklemme 18c gewährleistet ist.

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Das Gehäuse 19 ist koaxial zu dein Ventilklappensitz 11 an dem zylindrischen Kragen 6 befestigt, wozu jedes geeignete Kittel vervirendet v/erden kann, so dass zwischen dem Magnetkern 12 und dem Ventilkörper 1 eine Kammer 22 gebildet wird, die gegen den Magnetkern 12 hermetisch abgedichtet ist,

Eöine zwischen dem Anker 14 und dem Ventilklappensitz 11 angeordnete elastische Membran 23 teilt die Kammer 22 in zwei Teile. Der Aussenrand 23a der Membran 23 ist zwischen dem Ventilkörper 1 und dem Gehäuse 19 eingespannt und dient gleichzeitig als Dichtung zwischen diesen beiden Teilen. Der die Ventilklappe bi3.dende, verdickte und verhältnismässig starre Mittelteil 23b der Membran 23 ist mit einer Mittelöffnung 24 versehen und durch einen dünnen, biegsamen Teil 23c mit dem Rand 23a verbunden, wobei in dem Verbindungsteil 23c zwei Löcher 25a und 25b von sehr kleinem Durchmesser vorgesehen sind.

An seiner der Membran 23 zugekehrten Stirnseite weist der bewegliche Anker 14 eine Nadel 26 auf, die dazu bestimmt ist, mit der Mittelöffnung 24 der Membran 23 zusammenzuarbeiten.

Das Ventil arbeitet wie folgt:

Auf Grund der beiden Löcher 25a und 25b ist die den Anker 14 aufnehmende Kammer 22 ständig mit der Flüssigkeit gefüllt, und bei der Bewegung des Ankers 14 sind beide Stirnflächen derselben ständig von der Flüssigkeit umspült. Da der Anker 14

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ausserdem eine sehr kleine Masse aufweist, sind die zu seiner Verstellung in der einen oder urgfoire anderen Richtung aufzubringenden Kräfte sehr geringfügig. Die Feder mit den gekreuzten Federblättern l6a und 16b braucht praktisch nur die «Trägheit der Flüssigkeit zu Überwinden, um den Anker 14 gegen die Membran 23 zu legen, so dass unter diesen Bedingungen eine leichte Feder aus Messing genügt. Für die umgekehrte Bewegung des Ankers 14 muss die magnetische Kraft, die die Enden des Ankers 14 auf die Magnetpole 13a und 13b zu ziehen hat, die Gragheit der Flüssigkeit und die Spannung der Blattfeder 16a, lob überwinden. Diese Kraft bleibt schwach, und da das Magnetfeld des Elektromagneten eng ist, ist die wicklung I7 klein und benötigt nur wenig Platz» Der auf beiden Stirnseiten mit dem gleichen Flüssigkeitsdruck beaufschlagte Anker I4 nimmt ferner die von der Frequenz des Wechselstroms hervorgerufenen Schwingungen sehr gedämpft auf und arbeitet vollständig lautlos.

In der in den Fig. 2 und 3 rechts dargestellten Schllessstellung des Ventils ist der Mittelteil 23b der Membran 23 gegen den V_entilklappensitz 11 gedrückt, die Wicklung 17 erhält keinen Strom, das Magnetfeld des Elektromagneten Ist gleich Null und der Anker 14 steht nur unter der Wirkung der Blattfeder l6a, lob, die ihn so dicht vile möglich an der Membran 23 hält, d. h., die Spitze der Madel 26 verechllesst die Mittelöffnung 24 der Membran 23. Wie bereits erwähnt wurde₃ bleiben die beiden Teile der Kammer 22 über die Locher 25a und

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■25b in "Verbindung, so dass beide Seiten der Membran 23 mit dem j gleichen Flüssigkeitsdruck beaufschlagt werden und letztere j durch ihre Eigenelastizität gegen den Sitz 11 angedrückt bleibt,
wobei sie den Auslass 4 des Ventils von dem Einlass 3 abschließt.

Wenn die Spule 17 erregt wird, bewirkt das erzeugte Magnetfeld
die Anziehung des Ankers 14 durch die Magnetpole 13a und 13b
gegen die Wirkung der Blattfeder 16a, lob. Die Nadel 26 gibt die! Öffnung 24 frei und die Flüssigkeit fiiesst aus dem äbgedich- j teten Teil der Kammer 22 durch die Öffnung 24 zum Auslass 4 des j Ventils. Da die Löcher 25a und 25b einen sehr kleinen Durchmes- j ser haben, bewirkt der so zwischen den beiden Seiten der Mem- · bran 23 entstehende Diff erent-ialdruck das Abheben der Membran ^! 23 von ihrem Sitz 1I₅ wodurch eine direkte Verbindung zxvischen j dem Einlass 3 des Ventils und dem Auslass 4 hergestellt wird, sol dass die Flüssigkeit den durch den Pfeil F (Fig. 2) bezeich-

neten Weg nehmen kann. Das Ventil befindet sich somit in der in j Fig. 2 und 3 jeweils links dargestellten Öffnungsstellung.

Es ist noch zu erwähnen, dass die Bewegung und somit die Verformung der Membran 23 durch die der letzteren als Anschlag
dienenden-Führungsansätze 15a und 15b des Ankers 14 begrenzt
wird.

Bei aufhörender Erregung der Spule 1? wird das Magnetfeld
wieder Mull, die Blattfeder l6a, l6b drückt den Anker 14 -gegen
die Membran 23 und die Nadel 26 schliesst die Mxttelöffmmg 2L·

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der Membran 23. Die die beiden Seiten der Membran 23 beaufschlagenden Drücke tendieren wieder zu einem Ausgleich und der Mittelteil 23b der Membran legt sich unter der Wirkung der Eigenelastizität der Membran, unterstützt von der schwachenJ Kraft der Blattfeder 16a, 16b, deren Hauptaufgabe es ist, den Anker 14 so dicht wie möglich an der Membran zu halten, d. h. die Spitze der Nadel 26 in der Öffnung 24 zu halten, gegen den j Sitz 11. Das Ventil befindet sich somit wieder in seiner ursprünglichen Schlie ss&ellung.

Das in Fig. 4 in Ansicht dargestellte elektromagnetisch gesteuerte Ventil weist die gleichen Merkmale wie das vorstehend beschriebene Ventil auf. Es besteht einerseits aus einem Ventilkörper 30, in dem der Einlass 31 und der Auslass 32 koaxial angeordnet sind, und dessen Schachtöffnung durch einen Kragen 33 begrenzt wird, und andererseits aus einem in einem übergeformteii Gehäuse 34 untergebrachten Elektromagneten. Der Körper 3o und das Gehäuse 34 bestehen aus Kunststoff und sind durch Versehweissen oder Verkleben längs des Umfangs 35 des Kragens 33 fest miteinander verbunden. Der Kragen 33 des Ventils oder das Gehäuse 34 weist vorzugsweise einen Vorsprung auf, der dazu bestimmt istj in den jeweils anderen Teil einzugreifen, wobei der Vorsprung mit einem ringförmigen äusseren Wulst versehen ist, der mit einer ringförmigen inneren Auskehlung des anderen Teils zusammenarbeitet., um die feste Verbindung der beiden Teile -unabhängig von einer Verwschweissung oder VerikiebTing zu gewsiirieisten.

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_:\Fig. 5 zeigt eine Variante des Mittels zum Verschliessen der χ Mittelöffnung der Membran durch den beweglichen Anker. In "- dieser Ausführungsform weist der Mittelteil 36 der Membran auf , ,-der dem Anker 39 zugekehrten Stirnseite eine ihre Mittelöffnung '37 umgebende kreisringförmige Rippe 38 auf, während der Anker

i -"39 in. seiner Mitte eine Prägung 40 aufweist, deren erhabene j

'Seite der Membran zugekehrt ist. Bei dieser Ausführungsform wird der dichte Verschluss der Öffnung 37 durch die Anlage der j Prägung 40 gegen die Rippe 38_S beispielsweise unter der Wirkung einer Blattfeder wie der in dem Ausführungsbeispiel nach | Fig. 2 und 3 beschriebenen, erreicht. \

Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele«, Insbesondere sind hinsichtlich, der Anordnung des Ventilschachts und

des Klappensitzes j der Lage von Flüssigkeitseinlass und Fliissigkeitsausläss in Bezug auf diesen Schacht, der Art der Bef estigung des Elektromagnetgehäuses an des ¥enoilkorper_a der inneren Ausbildung des elektromagnetischen Steuerteüs, der führungsmittel des beweglichen Ankers, der Verschlussmiotel fü die Mittelöffnung der Membran, der Randbefestigung der Membran und der elastischen Rückstellmittel für den Anker zahlreiche Abänderungen im Rahmen der Säs Erfindung möglieh.

Claims

< * CS - 13 - Schutzansprüche

1. Elektromagnetisch gesteuertes Ventil zum Öffnen und Scbliessen des Umlaufs einer unter Druck stehenden Flüssigkeit, in welchem der koaxial zum Klappensitz des Ventils angeordnete Elektromagnet in einem am äusseren Rand der Ventilschachtöffnung befestigten Gehäuse untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet (2) einerseits aus einem in eine eingespritzte Isoliermasse versenkten Magnetkern (12) mit zwei

! an dem einen Ende aus der Isoliermasss heraustretenden Magnetpolen (13a, 13b), die dichtend gegen das Gehäuse (19) anliegen, so dass die von dem letzteren und dem genannten, den Ventilschacht (5) verlängernden einen Ende begrenzte Kammer (22) gegen den Magnetkern (12) und die Magnetspule (17) hermetisch abgedichtet ist, und andererseits aus einer beweglichen Masse in Form eines in der Kammer (22) angeordneten Magnetankers (14) besteht, der unter der Wirkung eines elastischen Mittels (l6a, Ib) steht, das bestrebt ist, ihn von dem Magnetkern (12) fernzuhalten, und der so geführt ist, dass er im wesentlichen parallel zu dem geraden Querschnitt des letzteren gehalten wird und seine Enden den beiden Magnetpolen (13a, 13b) gegenüberliegen, während die den Schacht verlängernde Kammer (22) durch eine zwischen dem Anker (14) und dem Ventilklappensitz (11) angeordnete und an ihrem äusseren Rand (23a) eingespannte, elastische Membran (23) in zwei Teile unterteilt wird, wobei die Membran (23) einen mit wenigstens einem Loch (25a bzw. 25b) sehr kleinen Durchmessers versehenen dünnen und biegsamen Teil (23c) aufweist, der ihren äusseren Rand (23a) mit einem ver-

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hältnismässig dichten und gegebenenfalls durch eine starre Seele versteiften Mittelteil (23b) verbindet, welcher die Ventilklappe bildet und mit einer Kittelöffnung (24) versehen ist, und dass wenigstens eine der einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Kittelsteils (23b) der Membran (23) und des Ankers (14) so ausgebildet ist, dass ein dichter Verschluss der Mittelöffnung (24) erzielt wird, wenn sich der Anker (14) gegen die Membran (23) legt.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das auf den Magnetkern (14) einwirkende elastische Mittel aus einer Blattfeder mit kreuzförmig angeordneten Federblättern (16a, 16b) besteht.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern (14) zwischen zwei parallelen Ansätzen (15a, 15b) geführt ist, die an einem Isolierring (20) angebracht sein können.

4. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (30) aus einem Kunststοffοrmteil besteht und einen zur Ventilklappe koaxialen Kragen (33) aufweist, die Basis und. die Ssit^nobsrfl&ohe des Magnetkerns von einem übergeformten Kunststoffgehäuse (34) umgeben sind, das eine in Längsrichtung über den Magnetkern hinausragende Verlängerung aufweist, wobei der eine der beiden Teile, d. h. der Kragen (33) des Ventilkörpers oder die Verlängerung des den Elektromagneten