DE8331183U1 - Schieberventil - Google Patents

Description

SCHUBERT & SAlZER

P + Gm 83/692

Schieberventil

Die vorliegende Patentanmeldung betrifft ein Schieberventil mit einem Gehäuse, mit einer quer zur Mediumdurchflußrichtung beweglichen Ventilplatte, welche quer zur Hubrichtung angeordnete Schlitze aufweist und mittels einer Feder, welche sich am Gehäuse abstutzt, in Anlage an einer stationären

Ventilplatte gehalten wird, welche ebenfalls quer zur Hubrichtung der beweglichen Ventilp]atte angeordnete Schlitze aufweist, die durch die bewegliche Ventilplatte abdeckbar
oder freigebbar sind, sowie mit einem Ventilschaft, welcher mit der beweglichen Ventilplatte antriebsmäßig verbunden
ist.

Bei bekannten Schieberventilen dieser Art wird die bewegliche Ventilplatte mit Hilfe einer oder mehrerer gebogener Blattoder Ringfedern gegen die stationäre Ventilplatte gedrückt (üS-PSen 3.517.697 und 3.955.591). Im ersten Fall (US-PS

3.517.697) liegt die Blattfeder direkt auf der beweglichen Ventilplatte auf, wodurch diese bei ihren Hubbewegungen

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einrn hohen Verschleiß unterworfen wird. Im zweiten Fall (US-PS 3.955.591) ist zwar zwischen die Ringfeder· und die bewegliche Ventilplatte ein Zwischenring eingefügt. Da dieser ebenso wie die Ringfeder stationär im Gehäuse angeordnet ist, wird auch hier die bewegliche Ventilplatte bei ihren Hubbewegungen einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt. In beider»' Fällen nutzen sich somit die beweglichen Ventilplatten dementsprechend rasch ab. Auch ein Umsetzen der beweglichen Ventilplatte in der Weise, daß nun die zuvor der stationären Ventilplatte abgewandte Seite mit dieser stationären Ventilplatte in Kontakt gebracht wird, ist infolge der ungleichmäßigen Abnutzung der beweglichen Ventilplatte nicht möglich. Eine zum Ausgleichen erforderliche Nacharbeit (Niichschieifen) würde die Lebensdauer der beweglichen Ventilplatte jedoch weiter reduzieren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Lebensdauer der beweglichen Ventilplatte bei stets einwandfreier Anlage an der stationären Ventilplatte heraufzusetzen. Insbesondere ist es die Aufgabe dieser Erfindung, die bisher unvermeidliehe Abnützung an der der stationären Ventilplatte abgewandten Seite der beweglichen Ventilplatte zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf dem Ventilschaft ein mit der beweglichen Ventilplatte in Eingriff stehender, axial geführter Mitnehmer und zwischen Mitnehmer und beweglicher Ventilplatte eine Feder angeordnet ist. Durch die axiale Führung des Mitnehmers, die direkt

oder über den Ventilschaft erfolgen kann, kann dieser geg^n die Durchflußrichtung des Mediums nicht ausweichen. Die zwischen dem Mitnehmer und der Ventilplatte angeordnete Feder hält somit die bewegliche Ventilplatte mit konstanter Kraft in Anlage an der stationären Ventilplatte. Da der Mitnehmer und die bewegliche Ventilplatte und somit auch die Feder bei der Hubbewegung gemeinsam bewegt werden, ergibt sich keine Reibung, wie sie bei Relativbewegungen zwischen beweglichen Ventilplatte und der Feder auftreten würde.

Diese Aufgabe kann gemäß der Erfindung aber dadurch gelöst werden, daß die Feder als Schraubenfeder ausgebildet ist, deren eines Ende an einer stationären Federaufnahme an einem stationär im Gehäuse angeordneten Teil und deren anderes Ende an einer mit der beweglichen Ventilplatte bewegbaren Federaufnahme fixiert ist. Auf diese Weise werden reibende Bewegungen zwischen der beweglichen Ventilplatte und der Feder vermieden. Die Relativbewegungen zwischen den beiden durch die Federaufnahmen gebildeten Abstutzpunkten der Feder werden vielmehr von den Windungen der Schraubenfeder aufgenommen. Durch die Vermeidung von Reibungen zwischen der beweglichen Ventilplatte und der Schraubenfeder kann hier auch kein Verschleiß auftreten.

Um einen besonders gleichmäßigen Anpreßdruck zwischen den beiden Ventilplatten zu erzielen, sind in vorteilhafter Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes mehrere Schraubenfederr. mit je einer stationären und einer mit der beweglichen Ventilplatte bewegbaren Fadenaufnahme gleichmäßig

über den Umfang der beweglichen Ventilplatte verteilt angeordnet. Auf diese Weise werden die beiden aufeinandergleitenden Dichtflächen der beiden Ventilplatten völlig gleichmäßig belastet. Auch dies führt zu einer hohen Lebensdauer der Ventilplatten.

Als besonders vorteilhaft hat sich eine Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erwiesen, bei welcher die stationären Federaufnahmen in bezug auf die bewegliche Ventilplatte auf der der stationären Ventilplatte zugewandten Seite des Gehäuses angeordnet sind, wobei die Schraubenfedern als Zugfedern ausgebildet sind. Zweckmäßigerweise sind dabei die stationären Federaufnahmen mit der stationären Ventilplatte bzw. einem mit dieser Ventilplatte verbundenen Element verbunden.

Um die bewegliche Ventilplatte noch mehr zu schonen, ist diese zweckmäßigerweise in einem mit dem Ventilschaft verbundenen Mitnehmerring gelagert, an welchem die mit der beweglichen Ventilplatte bewegbare Federaufnahme angeordnet ist oder an welcher die mit dieser beweglichen Ventilplatte bewegbaren Federaufnahmen angeordnet sind. Auf diese Weise befindet sich die bewegbare Federaufnahme bzw. befinden sich die bewegbaren Federaufnahmen nicht mehr direkt an der beweglichen Ventilplatte, an welche der Anpreßdruck gegen die stationäre Ventilplatte somit über die relativ große Kontaktfläche zwischen Mitnehmerring und beweglicher Ventilplatte Übertragen wird.

Zur Erzielung einer guten Abdichtung zwischen den beiden Ventilplatten ist es bekannt, die bewegliche Ventilplatte

,nicht aus Stahl, sondern aus Keramik oder dergleichen, herzustellen. Da diese Materialien nicht so hart wie Stahl sind, ist eine solche Ventilplatte weniger verschleißfest, so daß die beschriebenen Maßnahmen zum Verschleißschutz besonders wichtig sind. Von Zeit zu Zeit wird jedoch ein Austausch insbesondere der beweglichen Ventilplatte erforderlich. Da die Rückseite dieser Ventilplatte keinem Verschleiß durch Reibung gegenüber den Schraubenfedern unterworfen ist, kann bei symmetrischer Ausbildung der beweglichen Ventilplatte in bezug auf ihre Hubachse die bewegliche Ventilplatte umgedreht werden, so daß die zuvor der stationären Ventilplatte abgewandte Stirnfläche der beweglichen Ventilplatte jetzt zur Anlage an die stationäre Ventilplatte gebracht wird. Um hierfür den Ein- und Ausbau der Ventilplatten zu vereinfachen, ist in weiterer zweckmäßiger Ausbildung des Erfindungsgegenstandes vorgesehen, daß die stationäre Ventilplatte zusammen mit dem Mitnehmerring und der beweglichen Ventilplatte ein durch die Zugfedern zusammengehaltene auswechselbare Baueinheit bildet. Dies ermöglicht auch eine Funktionskontrolle der Ventilplatten im ausgebauten Zustand.

Die erfinderische Vorrichtung ist einfach im Aufbau, gewährleistet eine verschleißschonende und sichere Funktion. Da es keine reibende Bewegung zwischen der beweglichen Ventilplatte und der bzw. den Federn gibt, lassen sich bei ~*chssymmetrischer Ausbildung der beweglichen Ventilplatten ihre beiden Stirnflächen als Dichtflächen verwenden, die wahlweise zur Anlage an die stationäre Ventilplatte gebracht werden können. Hierdurch wird eine lange Lebensdauer der

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der beweglichen Ventilplatte erzielt, selbst wenn sie aus einem weniger verschleißresistenten Material besteht.

Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor. Hierbei zeigen:

Figur 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Gleitschieberventil mit Blick in Mediumdurchflußrichtung auf die bewegliche Ventilplatte;

Figur 2 einen Längsschnitt durch das in Figur 1 gezeigte Gleitschieberventil mit teilweiser Seitenansicht

der Ventilplatten und einem die bewegliche Ventilplatte antreibenden Mitnehmerring;

Figur 3 eine Abwandlung der in Figur 2 gezeigten erfindungsgemäßen Vorrichtung; und

Figur 4 einen Längsschnitt durch eine weitere erfindungs-

gemäße Ausbildung eines Schieberventils.

Das erfindungsgemäße Schieberventil wird zunächst anhand der Figuren 1 und 2 beschrieben. Es besitzt ein Gehäuse 1, das aus zwei gleich ausgebildeten Gehäuseteilen 10 und 11» einem zwischen diesen beiden Gehäuseteilen 10 und 11 angeordneten Zwischenteil 12 und einem sich an das Zwischenteil 12 anschließenden Oberteil 13 besteht. Diese Teile sind in üblicher Weise miteinander verbunden und abgedichtet.

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Zwischen dem Zwischenteil 12 und dem Gehäuseteil 11 ist ein Ring 2 durch Klemmen gelagert, welcher mit einer Ventilplatte 20 verbunden ist, so daß der Rinj platte 20 stationär im Gehäuse 1 trägt.

platte 20 verbunden ist, so daß der Ring 2 diese Ventil-

In Anlage an der stationären Ventilplatte 20 befindet sich eine weitere Ventilplatte 30, die quer zu der durch einen Pfeil 7 gekennzeichneten Durchflußrichtung des zu 'steuernden Mediums beweglicf' ist. Die Ventilplatte 30 besit-zt quer zur Hubrichtung drei Schlitze 31, 32 und 33, die in Flucht mit Schlitzen 21, 22 und 23 in der stationären Ventilplatte 20 gebracht werden können, um den Durchfluß freizugeben. In der gezeigten Arbeitsstellung decken die Ventilplatten 30 und 20 jeweils die Schlitze 21, 22 und 23 sowie 31, 32 und 33 in der anderen Ventilplatte ab, so daß das Schieberventil geschlossen ist.

Die Ventilplatte 30 ist lose, jedoch in geeigneter Weise gegen Drehung gesichert in einem Mitnehmerring 4 gelagert, der mit einem Ventilschaft 5 in antriebsmäßiger Verbindung steht. Dieser Ventilschaft 5 wird durch eine nichtgezeigte Antriebsvorrichtung angetrieben.

Der Mitnehmerring 4 weist an seinem Seitenrand rechts und links von der durch den Ventilschaft 5 vorgegebenen Hubachse zwei parallel hierzu verlaufende Führungöflachen 40 und 41 auf, mit denen er entsprechend parallel verlaufende Führungsflachen 24 an der stationären Ventilplatte 2 umgreift.

Auf der Außenseite dieser FUhrungsflanken 40 und 41 erstreckt sich je ein Federstift 42 radial nach außen. In analoger Weise besitzt der Ring 2 zwei Federstifte 25, die sich vom Außenumfang des Ringes 2 radial nach innen bis in eine axiale

Bohrung 26 bzw. 27 erstrecken. Durch diese Bohrung 26 bzw. erstreckt sich somit eine zwischen je einem Paar Federstifte 42 und 25 gespannte Zugfeder 6.

Zum Freigeben oder Verschließen der Schlitze 21, 22 und 23 sowie 31, 32 und 33 oder zum Regeln des Durchflusses durch die Ventilplatten 20 und 30 wird die Ventilplatte 30 in üblicher Weise über den Ventilschaft 5 angetrieben. Unabhängig von der gegenwärtigen Arbeitsposition der Ventilplatte 30 gegenüber der Ventilplatte 20 wird die Ventil- platte 30 durch die Zugfedern 6 stets in einwandfreier Anlage an der Ventilplatte 20 gehalten- Die Zugfedern 6 wirken auf die bewegliche Ventilplatte 30 lediglich über den Mitnehmerring 4 ein, mit welchem die Ventilplatte 30 gemeinsam ihre Hubbewegungen ausführt. Eine Reibung zwischen Zugfedern 6 und Ventilplatte 30 tritt somit niemals auf. Darüber hinaus wird durch Mitnahme der Ventilplatte 30 diese auch auf ihrer der stationären Ventilplatte 20 abgewandten Seite keiner Reibung ausgesetzt, so daß diese Seite durch Umdrehen der Ventilplatte 20 später zur Anlage an die stationäre Ventilplatte 30 gebracht werden kann. Die symmetrisch angeordneten Zugfedern 6 bewirken eine gleichmäßige Anlage der beweglichen Ventilplatte 30 an der stationären Ventilplatte 20. Hierdurch ist auch die Abnützung der aufeinander gleitenden Dichtflächen der beiden Ventilplatten 20 und 30 gleichförmig.

Auch bei fehlendem Differenzdruck zwischen den beiden Gehäuseteilen 10 und 11 oder auch bei Druckumkehrung wird die bewegliche Ventilplatte 30 stets in dichtender Anlage an der

stationären Ventilplatte 20 gehalten. Dadurch ist es nicht möglich, daß sich abrasive Teilchen zwischen die Dichtflächen der beiden Ventilplatten 20 und 30 schieben können. Diese abrasiven Teilchen könnten sonst zu einer Zerstörung oder Beschädigung einer der beiden oder beider Ventilplatten 20 und 30 führen. Da die beiden Veritilplatten 20 und 30 stets in Anlage verbleiben, kann ein erneutes Auftreten eines Differenzdruckes nach vorangegangenem Fehlen eines solchen auch nicht zu einem Schlag führen, so daß auch hierdurch die Ventilplatten 20 und 30 eine hoche Lebensdauer haben.

Das Schieberventil kann in verschiedener Weise abgewandelt werden. So ist es möglich, anstelle von Zugfedern 6 auch eine oder mehrere Druckfedern zum Einsatz zu bringen. Eine solche Ausführung zeigt Figur 3.

Bei dem dort gezeigten Ausführungsbeispiel ist lediglich das Zwischenteil 12 des Gehäuses 1 mit dem Oberteil 13 gezeigt. Der im Oberteil 13 geführte Ventilschaft 5 steht bei diesem Ausfuhrungsbeispiel direkt mit der beweglichen Ventilplatte 3 in antriebsmäßiger Verbindung. Diese Ventilplatte 3 arbeitet wiederum mit einer stationären Ventilplatte 28 zusammen, die zwischen dem Gehäuseteil 11 (siehe Figur 2) und dem Zwischenteil 12 eingespannt ist.

Die bewegliche Ventilplatte 3 besitzt auf ihrer der stationären Ventilplatte 28 abgewandten Seite eine Federaufnahme 34, die im gezeigten Beispiel in Form eines Stiftes ausgebildet ist. Um die Ventilplatte 3 aber auch in gewendeter Position benützen zu können, kann die Federaufnahme jedoch auch als Sackloch ausgebildet sein.

Im axialen Abstand von der beweglichen Ventilplatte 3 befindet sich eine weitere Federaufnahme 60. Zwischen dieser und der an der beweglichen Ventilplatte 3 befindlichen Federaufnahme 34 befindet sich eine Druckfeder 64, welche die bewegliche Ventilplatte 3 in Anlage an der stationären Ventilplatte 28 hält.

Die Federaufnahme 60 ist in der dargestellten Ausführung als Sitft ausgebildet, welcher auf der Nabe 61 einer Scheibe 62 vorgesehen ist, welche mehrere durch Speichen voneinander getrennte Durchlaßöffnungen 63 aufweist. Diese Scheibe 62 ist bei montiertem Schieberventil zwischen dem Gehäuseteil 10 und dem Zwischenteil 12 durch Klemmen gehalten.

Die vorstehenden Beschreibungen zeigen, daß zur Vermeidung von Reibungen zwischen Ventilplatte und der Feder jeweils eine stationäre Federaufnahme 25 bzw. 60 sowie eine bewegliche Federaufnähme 42 bzw* 34 vorgesehen ist und daß die Feder als Zugfeder 6 oder als Druckfeder 64 ausgebildet ist. In beiden Fällen findet somit eine Schraubenfeder Anwendung. Eine solche Schraubenfeder hat den Vorteil, daß auftretende Relativbewegungen durch Pendelbewegungen aufgenommen werden können, wenn sie an ihren beiden Enden fixiert ist. Figur 3 zeigt, daß u.U. eine einzige Schraubenfeder ausreicht, doch wird auf besonders einfache Weise ein gleichförmiger Anpreßdruck zwischen den beiden Ventilplatten 30 und 20 erreicht, wenn mehrere Schraubenfedern gleichmäßig über den Umfang der beweglichen Ventilplatte 30 auf diese direkt oder indirekt (z.B. über Mitnehmerring 4) einwirken. Zugfedern - die auch in die bewegliche Ventilplatte 30 direkt

eingehängt sein können, wenn dies aus irgendeinem Grunde gewünscht wird - sind hierbei besonders vorteilhaft, insbesondere wenn diese nicht an beliebiger Stelle am Gehäuse 1 verankert sind, sondern an der stationären Ventilplatte 20 oder an dem eine Baueinheit mit der stationären Ventilplatte 20 bildenden Ring 2.

In der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführung bilden die stationäre Ventilplatte 20, der Ring 2, der Mitnehiaerring 4 und die mit dem Mitnehmerring 4 bewegliche Ventilplatte 30 eine Baueinheit, welche durch die Zugfedern 6 zusammengehalten wird und als Einheit auswechselbar ist. Außerdem ermöglicht es eine solche Baueinheit, die Funktion der beiden kooperierenden Ventilplatten 20 und 30 zu überprüfen, noch bevor sie in das Gehäuse 1 eingebaut sind, ohne daß hierdurch andere Verhältnisse gegeben sind als im eingebauten Zustand. Dies ermöglicht es, ohne unnötigen Zeitverlust evtl. schadhafte Ventilplatten 20 oder 30 bereits vor ihrem Einbau in das Gehäuse 1 durcii eine einwandfreie Ventilplatte 20 oder 30 zu ersetzen.

Zur Lösung der Aufgabe, Reibungen zwischen der beweglichen Ventilplatte und einer Feder zu vermeiden, ist es aber auch möglich, eine beliebig ausgebildete Feder zwischen der beweglichen Ventilplatte 30 und dem Mitnehmer anzuordnen. Wenn der Mitnehmer gemäß den Figuren 1 und 2 als Mitnehmerring ⁴ ausgebildet ist, so genügt es, diesen Mitnehmerring 4 in einer Quernut im Zwischenteil 12 des Gehäuses 1 so zu führen, daß in bezug auf die Anpreßkraft definierte Verhältnisse entstehen.

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Eine andere Ausbildung eines Schieberventils, bei welcher eine Druckfeder 65 zwischen einer beweglichen Ventilplatte 35 und einem Mitnehmer 43 angeordnet ist, zeigt Figur 4. Der Mitnehmer 43 ist hierbei auf das Ende des Ventilschaftes 5 aufgeschraubt und wird auf der dem Oberteil 13 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 1 in einer Bohrung 14 geführt und gegen Dre. ung gesichert. Hierzu weist die Bohrung 14 in der gezeigten Ausführung eine seitliche Längsnut 15 auf, in welche ein Stift 44 eingreift, der radial an dem in der Bohrung 14 geführten Ende des Mitnehmers 43 angebracht ist.

Der Mitnehmer 43 weist eine Mitnehmernase 45 auf, die in eine Ausnehmung 36 in der Ventilplatte 35 eingreift. Die erwähnte Druckfeder 65 ist auf der Mitnehmernase £5 gelagert und stützt sich sowohl am Mitnehmer 43 als auch an der bewegliehen Ventilplatte 35 ab. Da Mitnehmer 43, Druckfeder 65 und Ventilplatte 35 gemeinsam bewegt werden, gibt es hier keine durch Relativbewegungen erzeugten Reibungen und Verschleißerscheinungen. Ein zwischen Bohrung 14 und Mitnehmer 43 erhöhter Druck läßt sich auf einfache Weise ausgleichen, da hierbei auf Dichteigenschaften, auf die bei der Ventilplatte 35 Rücksicht genommen werden muß, nicht geachtet zu werden braucht.

Weitere Abwandlungen des Erfindungsgegenstandes durch Austausch von Elementen untereinander oder gegen Äquivalente sowie Kombinationen hiervon fallen in den Rahmen der vorliegenden Erfindung«

Claims (7)

P + Gm 83/692 -^rnsprüche

1. Schieberventil mit einem Gehäuse, mit ainer quer zur Mediumsdurchflußrichtung beweglichen Ventilplatte, welche quer zur Hubrichtung angeordnete Schlitze aufweist und mittels einer Feder in Anlage an einer stationären Ventilplatte gehalten wird, welche ebenfalls quer zur Hubrichtung der beweglichen Ventilplatte angeordnete Schlitze aufweist, die durch die bewegliche Ventilplatte abdeckbar oder freigebbar sind, sowie mit einem Ventilschaft, welcher mit der beweglichen Ventilplatte antriebsmäßig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Ventilschaft (5) ein mit der beweglichen Ventilplatte (35, 30) in Eingriff stehender, axial geführter Mitnehmer (43, 4) und zwischen Mitnehmer (43, 4) und beweglicher Ventilplatte (35, 30) eine Feder (65) angeordnet ist.

-Z-

2. Schieberventil mit einem Gehäuse, mit einer quer zur Mediumsdurchflußrichtung beweglichen Ventilplatte, welche quer zur Hubrichtung angeordnete Schlitze aufweist und mittels einer Feder, welche sich am Gehäuse abstützt, in Anlage an einer stationären Ventilplatte gehalten wird, welche ebenfalls quer zur Hubrichtung der beweglichen Ventilplatte angeordnete Schlitze aufweist, die durch die bewegliche Ventilplatte abdeckbar oder freigebbar sind, sowie mit einem Ventilschaft, weither mit der beweglichen Ventilplatte antriebsmäßig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder als Schraubenfeder (6, 64) ausgebildet ist, deren eines Ende an einer stationären Federaufnahme (25, 60) an einem stationär im Gehäuse (1) angeordneten Teil (2, 62) und deren anderes Ende an einer mit der beweglichen Ventilplatte (30, 3) bewegbaren Federaufnahme (42, 34) fixiert ist.

3. Schieberventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß mehrere Schraubenfedern

(6) mit je einer stationären und einer mit der beweglichen Ventilplatte (20, 30) bewegbaren Federaufnahme (25, 42) gleichmäßig Über den Umfang der beweglichen Ventilplatte (30) verteilt angeordnet sind.

4. Schieberventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die stationären Federaufnahmen (25) in bezug auf die bewegliche Ventilplatte (30) auf der der stationären Ventilplatte (20) zugewandten Seite des Gehäuses (1) angeordnet und die Schraubenfedern als Zugfedern (6) ausgebildet sind.

5. Schieberventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die stationären Federaufnahmen (25) mit der stationären Ventilplatte (20) verbunden sind.

6. Schieberventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Ventilplatte (30) in einem mit dem Ventilschaft (5) verbundenen Mitnehmerring (4) gelagert ist, an welchem die mit der beweglichen Ventilplatte (30) bewegbare Federaufnahme (42) angeordnet ist.

7. Schieberventil nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die stationäre Ventilplatte (20) zusammen mit dem Mitnehmerring (4) und der beweglichen Ventilplatte (30) eine durch die Zugfedern (6) zusammengehaltene auswechselbare Baueinheit bildet.