DE2816373A1

DE2816373A1 - Schnellschluss-ventil fuer gasfoermige und fluessige medien

Info

Publication number: DE2816373A1
Application number: DE19782816373
Authority: DE
Inventors: Manfred Scherwarth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-04-15
Filing date: 1978-04-15
Publication date: 1979-10-25
Also published as: US4351359A; EP0015962A1; WO1979000935A1

Description

PATENTANWALT DIPL.-JNG. C. O. BOECKER

6670 ST.INGBERT(SAAR), ENSHEIMERSTR.48 2816373

667 St. Ingbert, den Scher I-boe/Kl

Anm. :

Manfred Scherwarth

Fichenweg 31

6603 Sulzbach/Saar

Schnellschluß-Ventil für gasförmige und flüssige Medien

Die Erfindung betrifft ein Schnellschluß-Ventil für gasförmige und flüssige Medien, das durch Federkraft in Offenstellung gehalten wird und bei einer plötzlichen Druckdifferenz in der Rohrleitung entgegen Federkraft schließt. Bekannte Schnellschluß-Ventile dieser Art weisen schwenkbare Klappen oder Ventilteller auf, die in Strömungsrichtung des Mediums liegen und unmittelbar von Druckschlägen beaufschlagt sind, so daß das Abschlußorgan mit großer Geschwindigkeit auf den Ventilsitz aufprallt und dadurch Schaden erleiden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schnellschluß-Ventil zu schaffen, das Druckschlägen in der Rohrleitung nicht unmittelbar ausgesetzt ist, aber zumindest genauso schnell schließt wie ein Schnellschluß-Ventil bekannter Art. Diese Aufgabe wird erfi'ndungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ventilgehäuse in einem Anschlußteil eine sich quer zur Stömung des Mediums erstreckende Prallplatte aufweist, die das Anschlußteil in zwei Kammern unterteilt, die über je eine Umlenköffnung in eine gemeinsame Venti!kammer einmünden, in der in der Ebene der Prallplatte und zwischen den beiden benachbarten Umlenköffnungen eine winkelfömige Ventilklappe leicht schwenkbar gelagert ist, daß mindestens einer der zueinander geneigten Ventilklappenschenkel in seinem Umriss einer der beiden zu verschließenden Umlenköffnungen angepaßt ist, und daß die Federanordnung die winkelförmige Ventilklappe in einer stabilen Offen-Schwenklage hält, in der die beiden Ventilklappenschenkel gegenüber den

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durch die Umlenköffnungen verlaufenden Ebenen geneigt sind. Druckschläge aufgrund von Druckdifferenzen innerhalb der durch das Schnellschlußventil unterbrochenen Rohrleitungen werden nunmehr von der Prallplatte abgefangen, so daß in der zugehörigen Ventilkammer eine durch Tubulenz ermäßigte Druckerhöhung entsteht, die durch eine der Umlenköffnungen hindurch einen geneigt verlaufenden Ventilklappenschenkel beaufschlagt. Indem dieser Ventilklappenschenkel aufgrund der leicht schwenkbaren Lagerung der winkelförmigen Ventilklappe ausweicht, wird der andere Ventilklappenschenkel gegen die andere Umlenköffnung verschwenkt und verschließt diese, da dieser Ventilklappenschenkel in seinem Umriss der ihm zugeordneten Umlenköffnung angepaßt ist. Insoweit umfaßt die Erfindung ein nur in einer Strömungsrichtung schließendes Ventil, beispielsweise ein Luftventil für die Belüftung von Schutzräumen, das nur dann zu schließen braucht, wenn außerhalb des Schutzraumes durch Explosionen Druckstöße entstehen, die vom Schutzraum ferngehalten werden sollen.

Wenn auch bei einem gasförmigen Medium die Umsetzung eines Druckschlages vor der Prallplatte über Turbulenz und Verdichtungsstoß in einen ermäßigten Druckanstieg zum Betätigen der winkelförmigen Ventilklappe durch die Kompressibilität des gasförmigen Mediums besonders ausgeprägt ist, so ist das Schnellschluß-Ventil gemäß der Erfindung trotzdem auch für flüssige Medien brauchbar, da hier auch durch die Umlenkung der Strömung an sich eine gewisse Vernichtung der kinetischen Energie eines Druckschlages erfolgt, begleitet von dem Vorteil, daß der der abzuschließenden Umlenköffnung zugeordnete Ventilklappenschenkel bereits in Schließlage überführt ist, bevor der Druckschlag ihn erreicht.

Die Federanordnung kann beliebig gestaltet sein, da sie in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik die Aufgabe hat, die erfindungsgemäß winkelförmige und leicht schwenkbare Ventilklappe in Offenstellung zu halten, wenn normale Stömungsverhältnisse vorliegen^und in diese Offenstellung zurückzuführen, wenn nach einem Druckschlag normale StrömungsVerhältnisse wieder vorliegen.

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Wie schon gesagt, braucht grundsätzlich nur einer der Ventilklappenschenkel zum Abdichten der ihm zugeordneten Umlenköffnung gestaltet zu sein, wogegen dann der andere Schenkel als reiner Betätigungsarm dient, der von der umgelenkten Strömung aus der ihm zugeordneten Ventilkammer beaufschlagt wird. Ein in beiden Richtungen schließendes Schnellschluß-Ventil wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erhalten, daß beide Ventilklappenschenkel in ihren Umrissen jeweils einer der Wechselweise zu verschließenden Umlenköffnungen angepaßt sind.

Um während des Vorliegens normaler Strömungsverhältnisse keine Drosselverluste zu erhalten, ist es zweckmäßig, daß der Quer-

jeden
schnitt einervUmlenköffnung etwa gleich dem Querschnitt der Rohrleitung ist. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 4 bis 10 angegeben. So betreffen die Patentansprüche 4 bis 6 verschiedene Federanordnungen verbunden mit der Möglichkeit, die ein- oder zweifach schließende winkelförmige Ventilklappe auch von Hand betätigen zu können. Die Patentansprüche 7 bis 10 betreffen eine Ausführungsform mit manueller Betätigungsmöglichkeit, bei der eine von Hand zu betätigende Stellwelle quer zur Schwenkachse der winkelförmigen Ventilklappe angeordnet ist und die Möglichkeit bietet, die Ventilklappe mit Schwenkachse und Stellxvelle als Baueinheit auszuführen.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele eines Schnellschlußventils gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 einen senkrechten Querschnitt durch das

Ventil sowie die zu- und abgehenden Rohrleitungsteile,

Fig. 2 einen waagerechten Schnitt nach der Linie H-II nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Einzelheit im Schnitt nach der Linie IH-III in Fig. 2,

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel im senkrechten Schnitt durch eine winkelförmige Ventilklappe in schaubildlicher Darstellung und

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Fig. 5 eine Einzelheit zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 4.

Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, besteht das Schnellschluß-Ventil aus einem Anschlußteil 1 mit einer sich quer zur Strömung des Mediums erstreckenden Prallplatte 2, die das Anschlußteil in zwei Kammern 3 und 4 unterteilt, an die die eingangsseitige Rohrleitung 5 und die ausgangsseitige Rohrleitung 6 angeschlossen sind. Quer zu der Prallplatte 2 und in gleicher Ebene liegend haben die Kammern 3 und 4 obere Umlenköffnungen 7 und 8, die in eine gemeinsame Ventilkammer 9 einmünden. Innerhalb der Ventilkammer 9 befindet sich eine winkelförmige Ventilklappe 10 mit den Ventilklappenschenkeln 10a und 10b, die auf einer Schwenkachse 11 leidit schwenkbar gelagert ist, und zwar mittels zweier Flacheisenbügel 12 und 13 (Fig. 2). Durch die noch näher zu beschreibende Federanordnung 14 wird die Ventilklappe 10 bei normalen Strömungsverhältnissen in der in Fig. 1 dargestellten stabilen Offen-Schwenklage gehalten, in der die beiden Luftklappenschenkel 10a und 10b gegenüber der im Ausführungsbeispiel durch die Umlenköffnungen 7 und gemeinsamen Ebene geneigt sind. Die Luftströmung kann also aus dem Rohrleitungsteil 5 über die Kammer 3, die Umlenköffnung 7, die gemeinsame Ventilkammer 9, die Umlenköffnung 8 und die Kammer 4 ungehindert in das Rohrleitungsteil 6 strömen. Es ist eine Frage der Federkraft innerhalb der Federanordnung 14, daß die winkelförmige Ventilklappe 10 bei der normalen Strömungsgeschwindigkeit in der stabilen Offen-Schwenklage verbleibt.

Die im Ausführungsbeispiel vorgesehene Federanordnung geht aus Fig.. 3 in Verbindung mit Fig. 1 und 2 hervor und ist dafür ausgelegt, die Schwenkachse 11 manuell zu drehen, um das Ventil auch von Hand betätigen zu können.Wesentlich ist in diesem Zusammenhang^, daß die Federanordnung 14 mit der als Stellwelle dienenden Schwenkachse 11 mitdrehend verbunden ist. Zu diesem Zweck ist an der Stellwelle 11 ein U-förmiger Bügel 15 befestigt, an dessen Steg 15a eine Zugfeder 16 festgelegt ist. Die Feder

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durchgreift den Steg 15a und ist an einer Anschlagplatte 17 festgelegt, so daß die Feder 16 leicht gegen eine andere Feder ausgetauscht werden kann. Das andere Ende der Zugfeder 16 ist unter einem Hebelarm £i an die winkelförmige Ventilklappe 10 angeschlossen, und zwar über eine starre Lasche 18, t die an dem Klappenschenkel 10a festgeschraubt ist.

Die Stellwelle 11 ist an einem Ende innerhalb eines Lagerbockes 20 in der gemeinsamen Ventilkammer 9 gelagert und mit dem anderen Ende aus der Ventilkammer 9 herausgeführt, wo sie in einem angeschweißten Lagerauge 21 gelagert ist. Mit der Stellwelle 11 ist ein Handhebel 22 drehfest verbunden. In das Lagerauge 21 ist eine Stellschraube 23 eingeschraubt, mit der die Stellwelle 11 in jeder Drehlage festgelegt werden kann.

Die Wirkungsweise eine Schnellschlußventils gemäß Fig. 1 bis 3 ist folgende:

Normalerweise ist die Stellwelle bzw. Schwenkachse 11 mittels der Stellschraube^ 23 in einer Drehlage festgelegt, in der der Bügel 15 senkrecht steht und die Zugfeder 16 mit dem Hebelarm a., unter dem die Zugfeder an der Ventilklappe 10 angreift, fluchtet. Es ist einleuchtend, daß dann die Zugfeder 16 ihre kürzeste Länge hat und die winkelförmige Ventilplatte 10 in der in Fig. 1 dargestellten stabilen Offen-Schwenklage hält. Wenn über das Rohrleitungsteil 5 ein Druckschlag in der durch Pfeile angedeuteten Richtung auftritt, so wird dessen kinetische Energie an der Prallplatte 2 vernichtet. In der zugehörigen Kammer 3 innerhalb des Anschlußteils 1 entsteht ein durch Turbulenz und (bei einem gasförmigen Medium) durch Verdichtungsstoß ermäßigter Druckanstieg, der zu einer umgelenkten Aufwärtsströmung durch die Umlenköffnung 7 führt und den Ventilklappenschenkel 10a beaufschlagt. Dieser plötzliche Druckanstieg übt auf die winkelförmige Ventilplatte 10 ein Drehmoment im Gegenuhrzeigersinn aus, so daß die Ventilklappe in die strichpunktiert dargestellte Schwenklage gedreht wird, in der der Ventilklappenschenkel 10b die Umlenköffnung 8 verschließt. Da bei dieser Schwenkbewegung über die Lasche 18 das untere Widerlager der Zugfeder 16 um den Hebelarm a. einen Kreisbogen beschreibt, das andere bei-17 festgelegte Ende der Zugfeder 16 jedoch in seiner Lage

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im Raum verbleibt, weil die Stellwelle 11 und damit der Bügel 15 fixiert sind, bewirkt die Überführung des Ventilklappenschenkels 10b in die strichpunktiert dargestellte Schließlage eine Längung der Zugfeder 16. Hebelarm a. und Zugfeder 16 bilden dabei einen stumpfen Winkel. Die Längung der Zugfeder 16 bewirkt, daß die Ventilklappe 10 sofort wieder in die dargestellte stabile Offen-Schwenklage zurückkehrt, sobald der Druckschlag abgeklungen ist.

Es versteht sich, daß die gleiche Funktion auch bei einem .aus dem Rohrleitungsteil 6 kommenden Druckschlag sichergestellt ist, wenn auch der Ventilklappenschenkel 10a in seinem Umriss der dann zu verschließenden Umlenköffnung 7 angepaßt ist, was aus Fig. 2 hervorgeht. Hier sieht man die symmetrische Gestaltung der beiden Luftklappenschenkel 10a und 10b, die in der stabilen Offen-Schwenklage so geneigt verlaufen, daß man von den Umlenköffnungen 7 und 8 gerade noch zwei sichelförmige Abschnitte sieht, wogegen der übrige Umriss der Umlenköffnungen gestrichelt dargestellt ist.

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Zur manuellen Betätigung des Ventils wird die Stellschraube gelöst und der Handhebel 22 nach der einen oder anderen Richtung verschwenkt, womit der Bügel 15 sowie die Zugfeder 16 mitverschwenken. Da die Zugfeder 16 die Tendenz hat, den Hebelarm ei in Fluchtlinie mit ihr zu halten, wird die winkelförmige Ventilklappe 10 mitgeschleppt. Wenn bei einer Drehrichtung der Stellwelle 11 im GegenuJirzeigersinn der Klappenschenkel 10 b seine strichpunktiert dargestellte Schließlage eingenommen hat, kann die Stellwelle 11 noch etwas weiter verschwenkt werden, so daß die Zugfeder 16 dann noch ein gewisses Drehmoment in Schließlage ausübt, um einen dichten Abschluß der Umlenköffnung 8 sicherzustellen. Daraufhin wird wieder die Stellschraube 22 betätigt, um die Drehlaje der Stellwelle 11 zu sichern. Dieser manuelle Verschluß des Ventils in der einen oder anderen Richtung ist angezeigt, wenn bei der Verwendung des Schnellschlußventils gemäß der Erfindung für Luftschutzräume mit dem Auftreten von bakteriologischen oder chemischen Kampfstoffen zu rechnen ist. Selbstverständlich kann für einen manuellen Verschluß der Rohrleitung 5, 6 auch ein besonderes Absperrventil eingesetzt werden.Dann kanndie Welle 11 als Schwenkachse fest-

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stehen und es wäre denkbar, eine Federanordnung zu wählen, die des mitdrehenden Bügels 15 nicht bedarf und bei der eine Zugfeder an dem Deckel 9a der gemeinsamen Ventilkammer 9 befestigt ist. Wesentlich ist jedoch auch hierbei, daß bei der stabilen Offen-Schwenklage der winkelförmigen Ventilplatte die Zugfeder mit dem Hebelarm a. fluchtet und bei einer durch Druckdifferenz in der Rohrleitung hervorgerufenen Schließlage eine Längung erfährt.

Das in Fig. 4 und 5 dargestellte Ausführungsbeispiel ist auf eine andere Möglichkeit eines manuellen Verschlusses abgestellt mit dem Ziel.größere Schließkräfte zu erhalten. Die Federanordnung zur Einstellung der stabilen Offen-Schwenklage der winkelförmigen Ventilklappe nach Fig. 1 ist beliebig und daher nicht näher dargestellt. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß beide Ventilkappenschenkel 30a und 30b an ihren der Schließfläche abgewandten Rückflächen mit schraubenförmig entgegengesetzt ansteigenden Keilen 31a und 31b versehen sind. Die Schwenkachse

11 ist in zwei nicht dargestellten Stützböcken gehaltert, so daß sie zusammen mit der winkelförmigen Ventilklappe 30 von oben in die gemeinsame Ventilkammer 9 eingelegt werden kann. Die schwenkbare Lagerung kann so wie in Fig. 1 und 2 über Bügel

12 und 13 ausgeführt sein. Die Schwenkachse 11 hat einen radialen Rohrstutzen 32, in den der Zapfen 34a einer sich quer zur Schwenkachse 11 erstreckenden Stellwelle 34 eingreift. Diese Stellwelle 34 stützt sich über eine Ringfeder 35 an dem Deckel 9a der Ventilkammer 9 axial beweglich ab. Die Stellwelle 34 trägt einen Handhebel 33 und ist mit einem radialen Arm 36 versehen, dessen leistenförmiges Druckstück 36a je nach der Drehrichtung der Stellwelle 34 entweder an dem Keil 31a oder dem Keil 31b aufläuft und dadurch ein Schwenken der Ventilklappe 30 bis in Schließlage erzwingt. In Fig. 4 ist der Ventilklappenschenkel 30'·· in Schließlage und schließt die Umlenköffnung 8 ab.

Der manuelle Schließmechanismus über ansteigende Keile ermöglicht größere Schließkräfte, weshalb es angezeigt ist, die zu verschließenden Umlenköffnungen 7 und 8 von Dichtungsringen 37 und 38 zu umgeben. Um die Elastizität der Dichtungsringe nicht zu überfordern ist die Ringfeder 35 vorgesehen, so daß die Stellwelle 34 mit ihrem radialen Arm 36 axial ausweichen kann.

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Da die Steigung der Keile 31a und 31b im Bereich der Selbsthemmung liegt, ist jede Schließlage durch die Reibung zwischen Keil und Druckstück 36a gesichert. Um jedoch die Schließlage zu definieren und fühlbar zu machen, werden die Keile mit einer der Schließlage eines jeden Ventilklappenschenkels zugeordneten Rast versehen, wie in Fig. 5 bei 39 für den schraubenförmigen Keil 31a dargestellt. In Fig. 4 läuft der Schnitt durch eine solche Rast 39 im Keil 31b. Die Fixierung der Schließlagen über Rasten 39 erfordert die elastischen Dichtungen 37, 38 und/oder die axiale Abstützung der Stellwelle 34 über die Ringfeder 35. Das Schnellschluß-Ventil gemäß der Erfindung ist auch vorteilhaft anwendbar als Rückschlagsicherung in Rohrleitungen, die in Verbindung mit industriellen Öfen, z.B. Hochöfen, stehen.

§09843/0199

Claims

PATENTANWALT DlPLrING. C. O. BOECKER 6670 STINGBERT(SAAR), ENSHEIMERSTB-48 667 St. Ingbert, den 2816373 Scher I-boe/Kl ; Anm,: Manfred Scherwar th Fichtenweg 31 Sulzbach/Saar P A T-E NT AN SPRÜCHE

1. Schnellschlußventil für gasförmige und flüssige Medien, das durch Federkraft in Offen-Stellung gehalten wird und bei "einer plötzlichen Druckdifferenz in der Rohrleitung entgegen

.Federkraft schließt,

dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß das Ventilgehäuse in einem Anschlußteil (1) eine sich quer zur Strömung des . Mediums erstreckende Prallplatte (2) aufweist, die das An -

schlußteil in zwei Kammern (3,4) unterteilt, die über je '■-"■"e ine Umlenköffnung (7,8) in eine gemeinsame Ventilkammer

(9) einmündenj in der in der Ebene der Prallplatte und .zwischenden beiden benachbarten Umlenk-Öffnurigen eine winkelförmige Ventilklappe (10,30) leicht schwenkbar gelagert ist'-,, daß mindes tens e iner der zueinander gene igten Ventilklappenschenkel (10a, 10b" bzw. 30a,3Öb) in seinem Umriss einer der beiden zu verschließenden Umlenk-Öffnungen angepaßt ist, und daß die Federanordnung (14) die winkelförmige Ventilklappe in einer stabilen Offen-Schwenklage hält, in der die beiden Ventilklappenschenkel gegenüber den durch die Umlenk-Öffnungen verlaufenden Ebenen geneigt sind..

2. .Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide

Ventilklappenschenkel (10a, 10b, bzw. 30a, 30b) in ihren Umrissen jeweils einer der wechselweise zu verschließenden Umlenk-Öffnungen (7,8) angepaßt sind.

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Telefon: (06894) .14396, Wohnung 7124 · Konfen: Postscheckami Essen 101323-438, Gebr.Röchling Bank Sh Ingberf 20.013.490

; ORlGiNALlNSPECTED,

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt einer jeden Umlenk-öffnung (7,8) etwa gleich dem Querschnitt der Rohrleitung CS,6) ist.

4. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federanordnung aus einer an der Ventilkammer (9) festgelegten Zugfeder besteht, die an einem Hebelarm (a) der winkelförmigen Ventilklappe (10,30) angreift, der bei Offen-Schwenklage der Klappe mit der Zugrichtung der Zugfeder fluchtet und bei durch eine Druckdifferenz in der Rohrleitung hervorgerufenen Schließlage eine Längung der Zugfeder bewirkt.

5. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die winkelförmige Ventilklappe (10,30) auf einer mit einem Handhebel (22) versehenen Stellwelle (11) schwenkbar gelagert ist, die in mindestens einer Drehlage gegenüber der Ventilkammer (9) festlegbar ist, und daß die Federanordnung (14) mit der Stellwelle mitdrehend verbunden ist derart, daß sie in der festgelegten Drehlage der Stellwelle einen Ventilklappenschenkel (10b) in Schließlage überführt (Fig. 1)

6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stellwelle (11) ein U-förmiger Bügel (15) befestigt ist, an dessen Steg (15a) eine Zugfeder (16) festgelegt ist, die unter einem Hebelarm (a)Kder winkelförmigen Ventilklappe (10,30) angreift, der bei Offen-Schwenklage der Klappe mit der Zugrichtung der Zugfeder fluchtet und bei durch eine Druckdifferenz in der Rohrleitung hervorgerufenen Schließlage eine Längung der Zugfeder bewirkt (Fig. 3).

7. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ventilkiappenschenkel (50a,30bJ an seiner C or Schließfläche abgewandten Rückfläche mit einem schraubenförmig ansteigenden Keil (31a, 31b) versehen ist, über den der Ventilklappenschenkel von einem radialen Arm (36) einer sich quer zur Schwenkachse (11) der Ventilklappe (30) erstreckenden, mit einem Handhebel (33) versehenen Stellwelle (34) in Schließlage überführbar ist.

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8. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
zu verschließende Umlenk-Öffnung (7,8) von einer nachgiebigen Dichtung (37,38) umgeben ist.

9. Ventil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellwelle (34) über eine Ringfeder (35) axial beweglich an einer Wandung (9a) der Ventilkammer (9) abgestützt ist.

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10. Ventil nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der schraubenförmig ansteigende Keil (31a, 31b) eine der
Schließlage eines Ventilklappenschenkels (30a,30b) zugeordnete Rast (39) für ein Druckstück (36a) des radialen Armes (36) aufweist.

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