DE2310358A1 - Vorrichtung zum portionsweisen zuteilen von feinkoernigem gut - Google Patents
Vorrichtung zum portionsweisen zuteilen von feinkoernigem gutInfo
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Description
Dipl.-lng. H. Sauerlend · Dn.-lng. :R. König · Dipl.-lng. K. Bergen
Patentanwälte · 4ooq Düsseldorf so · Cecilienallee 76 · Telefon 43273a
1 · März 1973
28 306 K
Eisenwerk-Gesellschaft Maximilianshütte mob«H.,
8458 Sulzbach-Rosenberg
"Vorrichtung zum portionsweisen Zuteilen von feinkörnigem Gut"
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum portionsweisen
Zuteilen von feinkörnigem Gut aus einem unter Druck stehenden Vorratsbehälter mit einer verschließbaren
Austragöffnung veränderlichen Querschnitts„
Zahlreiche Verfahrenstechniken basieren auf der Verwendung feinkörnigen Guts wie beispielsweise Zement, Feinkalk,
Kunstdünger, Staub, Metall- oder Keramikpulver und Schlakkenbildner für metallurgische Verfahren, die in aller Regel
dosiert eingesetzt werden. So befindet sich feinkörniges Gut zumeist in Vorratsbehältern, aus denen es portionsweise
in zeitlich konstanter oder variierender Menge abgezogen wird. Dies erfordert wie beispielsweise beim Beladen
eines Gasstromes mit Kalkstaub besondere Vorrichtungen zum zeitlichen und mengenmäßigen Dosieren des feinkörnigen
Guts.
Bekannt sind Vorratsbehälter mit konstantem Auslaßquerschnitt, die unter einem höheren Druck stehen als der Raum,
in den das feinkörnige Gut abgegeben wird. Durch Änderung der Druckdifferenz ist es bei konstantem Auslaßquerschnitt
möglich, die abgegebene Menge des Guts zu ändern. Diese Art der Mengenregulierung ist jedoch insofern nachteilig, als
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sn
sn
der Regelbereich durch die praktisch mögliche Druckdifferenz begrenzt ist und ein hoher Innendruck erforderlich
ist, der besondere Sicherheitsmaßnahmen erfordert. Schließlich spricht die druckabhängige Mengenregulierung auch für
viele Verwendungszwecke nicht hinreichend schnell an.
Des weiteren ist es bekannt, die Differenz zwischen dem Innendruck des Vorratsbehälters und eines Austragraums konstant
zu halten und die Gutmenge durch Änderung des Querschnitts der Austragöffnung festzulegen. Diese Art der Regelung
erfordert nur kleine Druckdifferenzen und arbeitet im wesentlichen verzögerungsfrei. Andererseits ergeben sich
jedoch bei der Änderung des Austragquerschnitts insofern erhebliche Schwierigkeiten, als körniges Gut auf die zu
seiner Handhabung erforderlichen Apparaturen je nach Härte und Beschaffenheit des Guts einen erheblichen Verschleiß
ausübt. Zwar sind ausreichend verschleißfeste Werkstoffe bekannt; diese erlauben jedoch kein gasdichtes Schließen
der Austragöffnung des Behälters. Elastische Dichtungen kommen dagegen nicht infrage, da diese infolge Erosion
durch das feinkörnige Gut allzu rasch verschleißen. Die Praxis hat daher versucht, zwischen den beiden widerstreitenden
Forderungen nach hohem Verschleißwiderstand einerseits und elastischer Dichtung andererseits einen Kompromiß
zu finden, dessen Folge eine zu geringe Lebensdauer der in besonderem Maße auf Verschleiß beanspruchten Teile
ist.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die bei hoher Lebensdauer ein portionsweises
Zuteilen feinkörnigen Guts mit zeitlich konstanter oder variierender Menge und gleichzeitig ein gasdichtes
Verschließen des das Gut enthaltenden Vorratsbehälters gegenüber dem Austragraum erlaubt, in den das Gut abgegeben
werden soll. Die Lösung dieser Aufgabe basiert auf dem Ge-
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danken einer Funktionsteilung zwischen Mengenregelung und Behälterabdichtung. Im einzelnen besteht die Erfindung darin,
daß eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art mit einem beweglichen Schließ- und Dosierkörper einerseits sowie
einem in Strömungsrichtung dahinter angeordneten Dichtorgan andererseits versehen ist.
Die erfindungsgemäße Funktionstrennung erlaubt es, für den
in besonderem Maße auf Verschleiß beanspruchten Schließ- und Dosierkörper und dessen Gegenflächen einen hochverschleißfesten
Werkstoff und für das Dichtorgan einen ausreichend elastischen Werkstoff zu wählen. Dabei kann der
Schließ- und Dosierkörper in eine verschleißfeste Führungsbüchse eingreifen und im Bereich des Dichtorgans ein Reinigungsgebläse
vorgesehen sein, um nach dem Schließen der Austragöffnung des Vorratsbehälters Restpartikel von den
Dichtungsflächen des Dichtorgans zu entfernen.
Vorzugsweise ist der Austragsquerschnitt bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung stets kleiner als der Strömungsquerschnitt des Dichtorgans, woraus geringere Strömungsgeschwindigkeiten
im Dichtorgan resultieren und demzufolge der geschwindigkeitsabhängige Verschleiß dort verringert
wird.
Als verschleißfeste Werkstoffe kommen harte bzw. gehärtete Metalle und Legierungen wie Edelstahl, gehärteter Stahl,
Werkzeugstahl, Titanlegierungen und Hartmetalle sowie keramische Werkstoffe wie Porzellan, Glas, Quarz und Werkstoffe
auf Basis von Kieselsäure und Tonerde wie Silimanit, MuI-lit,
Zirkoniumoxyd, Siliziumkarbid, Sinterkeramik, Schmelzkorund und Cermets infrage. Die Werkstoffauswahl kann bei
dem Schließ- und Dosierkörper im wesentlichen ausschließlich im Hinblick auf die Verschleißfestigkeit erfolgen, da
bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht die Notwendig-
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keit besteht, daß der Körper gasdicht in der Austragsöffnung des Vorratsbehälters sitzt. Dies wirkt sich vorteilhaft
bei der Fertigung aus, da keine engen Toleranzen eingehalten zu werden brauchen und selbst ein Spiel von 0,1 mm
noch zulässig ist„ Dem Dichtorgan kommt dagegen die alleinige
Funktion zu, den Vorratsbehälter gegenüber dem Austragraum, beispielsweise einer Leitung für ein mit dem körnigen
Gut zu beladendes Gas gasdicht zu verschließen. Dies kann mit handelsüblichen elastischen Dichtungen und üblichen
Ventilsitzen geschehen.
Vorzugsweise besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung aus einem am Ende einer Schubstange befindlichen, in eine Verschlußplatte
des Vorratsbehälters eingreifenden Kegel und einem in Strömungsrichtung dahinterliegend auf der Schubstange
angeordneten, mit einer Ventxlsitzscheibe mit elastischer Dichtung zusammenwirkenden Ventilteller. Die Ventilsitzscheibe
kann dabei mit radialen, an eine Druckgasleitung angeschlossenen Kanälen versehen sein, um nach dem
Schließen der Austragsöffnung Restpartikel von den Dichtflächen zu entfernen.
Die Kammer kann aus einem elastischen Balgen bestehen und einen axial verschiebbaren, die Schubstange tragenden Zylinder
mit einem außerhalb des Balgens liegenden Verschiebeantrieb enthalten. Dieser Verschiebeantrieb besteht vorzugsweise
aus einem Stellmotor und über einen Kettentrieb angetriebenen mit einem Kragen des Zylinders verbundenen
Spindeln.
Im Bereich der Ventilscheibe kann mindestens eine Druckgasleitung münden. Des weiteren kann unterhalb der Verschlußplatte
zur Beeinflussung des Gutstromes ein Rohrstück mit geringerem Durchmesser als der Zylinder befestigt sein, so
daß der Zylinder in seiner oberen Endstellung das Rohrstück umschließto
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Um eine einfache Mengenregulierung zu erreichen, kann der Schließ- und Dosierkörper aus einer zylindrischen Scheibe
mit mehreren im Abstand voneinander befindlichen Schrägflächen bestehen. Eine andere Möglichkeit besteht darin,
daß der zylindrische Schließ- und Dosierkörper in einer aus der Verschlußplatte herausragenden, mit radialen Bohrungen
in unterschiedlicher Höhe versehenen Führungshülse besteht.
Schließlich kann auch unterhalb der Verschlußplatte ein Dosierschieber angeordnet sein. Die Verschlußplatte und
der Schieber können dabei mehrere korrespondierende öffnungen gegebenenfalls mit in Verschieberichtung sich änderndem
Lochquerschnitt aufweisen, so daß sich der Austragquerschnitt
in dem Maße vergrößert, wie die korrespondierenden Öffnungen miteinander zur Deckung gebracht werden.
Schließlich kann das Dichtorgan auch aus einer um eine mittige Achse drehbaren Klappe bestehen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen des näheren erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem kegeligen Schließ-
und Dosierkörper,
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit balgenförmiger
Kammer,
Fig.3> 4 unterschiedliche Schließ- und Dosierkörper nach
der Erfindung,
Fig. 5 eine Vorrichtung mit einem als Schieber ausgebildeten Schließ- und Dosierkörper sowie einer Dichtungsklappe
und
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Fig. 6 eine erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der ein Ventilteller
unmittelbar hinter dem Schließ- und Dosierkörper angeordnet ist.
In einem Vorratsbehälter 1 befindet sich das körnige Gut 2, das durch eine übliche Vorrichtung 3 fluidisiert wird. Der
Behälter ist mit einer eine Austragöffnung 4 aufweisenden Platte 5 verschlossen. In einen verschleißfesten konischen
Sitz 6 der Verschlußplatte 5 greift ein kegeliger, am Ende einer Schubstange 7 angeordneter, aus verschleißfestem
Werkstoff bestehender Schließ- und Dosierkörper 8 ein. Die Schubstange 7 durchragt die Öffnung 9 einer in einer Kammer
10 angeordneten Ventilsitzscheibe 11 und trägt unterhalb der Ventilsitzscheibe einen Ventilteller 12. Der Ventilsitzteller
weist einen elastischen Dichtungsring 13 auf, gegen den der Ventilteller 12 in der dargestellten Schließstellung
dicht anliegt.
Die Ventilsitzscheibe 11 ist mit radialen Kanälen 14 versehen,
die über Zuleitungen 15 mit Druckgas versorgt werden.
Das austretende Druckgas entfernt vor dem Schließen, d.h. beim Hochfahren der Schubstange 7 Restpartikel von
dem Ventilteller 12, so daß sich dieser gasdicht gegen den Dichtring 13 legen kann.
Die Kammer 10 mündet in eine Leitung 16 (Austragraum) für ein mit dem körnigen Gut zu beladendes Gas. Dies geschieht
in der Weise, daß die Schubstange durch einen nicht dargestellten Antrieb nach unten bewegt und dabei der Kegel 8
aus seinem Sitz 6 herausbewegt sowie der Ventilteller 12 von dem Dichtring 13 abgehoben wird. Die aus der Austragöffnung
4 austretende Menge wird dabei durch den Abstand zwischen dem Kegelmantel und dem konischen Sitz 6 bestimmt.
Sobald der Strom des körnigen Guts aus dem Behälter 1 unterbrochen werden soll, wird die Schubstange 7 hochgefah-
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ren, bis der kegelförmige Schließ- und Dosierkörper 8 in seinem Sitz 6 liegt. Dabei spielt es keine Rolle, wenn sich
auf der Mantelfläche des Kegels und/oder im Sitz 6 Gutpartikel befinden, da die Abdichtung des Behälterinnern bzw.
des oberen Teils der Austragkammer 10 ausschließlich durch den mit dem elastischen Dichtring 13 zusammenwirkenden Ventilteller
12 erfolgt.
Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung besitzt ebenfalls eine Verschlußplatte 5, jedoch mit einer Führungsbüchse
für den am Ende einer Schubstange 7 angeordneten, im oberen Teil zylindrisch ausgebildeten Schließ- und Dosierkegel
8. Die Schubstange 7 durchragt ein an der Verschlußplatte 5 befestigtes Rohrstück 18, einen axial beweglichen
Zylinder 19 mit einem Kragen 20 in einem zweiteiligen Balgen 21. Am anderen Ende trägt die Schubstange 7 einen Ventilteller
12, der mit einer Ventilsitzscheibe 11 bzw. einem darin befindlichen Dichtring 13 zusammenwirkt. Im Bereich
der Ventilsitzscheibe 11 mündet in die aus dem Balgen 21 und einem rohrförmigen Teil 22 bestehende Kammer eine Druckgasleitung zum Freiblasen des Dichtorgans 11, 12j 13 von
Restpartikeln.
Das Öffnen und Schließen der Austragöffnung 4 geschieht mit Hilfe eines Stellmotors 23 und eines Kettentriebes 24 sowie
am Kragen 20 angreifender Spindeln 25. Die Spindeln 25 bewegen über den Kragen 20 den Zylinder 19 und die mit diesem
über Streben 26 verbundene Schubstange je nach Drehrichtung des Stellmotors auf und ab. Da der Schließ- und Dosierkörper 8 im oberen Teil zylindrisch ausgebildet ist, hebt der
Ventilteller 12 zunächst von dem elastischen Dichtring 13 ab, ehe sich zwischen der Mantelfläche des konischen Teils
des Schließ- und Dosierkörpers 8 und der Führungsbüchse ein Durchtrittsspalt ergibt. Dabei ergibt sich im Vergleich
zu dem Ringspalt am Schließ- und Dosierkörper 8 eine ver-
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gleichsweise große Durchtrittsöffnung in der 'Ventilsitzscheibe
11. '
Bei einem sehr harten Gut, beispielsweise hochtonerdehaltigen Feuerfeststoffen, Sand und Staubkalk kann der Schließ-
und Dosierkörper 8 zylindrisch ausgebildet sein und im Abstand voneinander liegende Schrägflächen 26 mit einer Neigung
von etwa 45° aufweisen, die beim Hochfahren der Schubstange 7 eine entsprechende Anzahl Austragöffnungen freigeben
(Fig. 3). Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß die Führungsbüchse 17 aus der Verschlußplatte 5 herausragt
und radiale Bohrungen 27 in unterschiedlicher Höhe aufweist, die beim Hochfahren der Schubstange 7 von einem zylindrischen
Schließ- und Dosierkörper 8 nacheinander freigegeben werden (Fig. 4). Die Schubstange 7 ist zum Schutz gegen
das die Austragöffnung 4 verlassende körnige Gut mit einem keramischen Schutzrohr 28 umhüllt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 liegt vor der Austragöffnung
4 des Behälters 1 eine Platte 29, deren nicht dargestellte Löcher mit Löchern in einem als Schieber 30
ausgebildeten Schließ- und Dosierkörper korrespondieren. Der Schieber 30 wird mittels einer durch die Wandung der
Kammer 10 gasdicht geführten Stange 31 betätigt. Die Regelcharakteristik des Schiebers bzw. die in Abhängigkeit von
der Schieberbewegung austretende Menge des feinkörnigen Guts hängt von der Form der Öffnungen in der Lochplatte 29
und dem Schieber ab, die beispielsweise dreieckig ausgebildet sein können.
Die Kammer 10 ist nach unten hin durch eine Ventilsitzscheibe 11 mit einer elastischen Dichtung 13 verschlossen, mit
der eine auf einer Achse 32 angeordnete Drehklappe 33 zusammenwirkt. Auch in diesem Falle kann das Dichtorgan 11, 13,
32, 33 mittels über Leitungen 15 zugeführtem Druckgas vor dem Schließen von Restpartikeln befreit werden.
Z,098'-S7/n0 39
Die Betätigung des Schiebers 30 und der Drehklappe 33 sowie das Einschalten des Druckgases kann durch übliche pneumatische
oder elektrische Regelsysteme erfolgen. Dabei kann die Drehklappe 33 bereits vor Betätigung des Schiebers 30
den gesamten Durchströmquerschnitt freigeben und so lange geöffnet bleiben, bis der Schieber 30 die Austragöffnung 4
wieder verschlossen hat.
Bei der in Fig. 6 dargestellten Vorrichtung liegt der Ventilteller
12 unmittelbar hinter dem Schließ- und Dosierkörper 8 und ist die mit dem Ventilteller zusammenwirkende
elastische Dichtung 13 in einem Verschlußteil 34 angeordnet,
das auch die Führungsbüchse 17 aufnimmt. Dadurch ergibt sich ein kleiner Ringraum 35 zwischen dem Verschlußteil
34 und dem Ventilteller 12, in den eine Druckgasleitung 15 zum Reinigen des Ventiltellers vor dem Schließen
mündet.
Bei einer großtechnischen Anlage nach der Erfindung sollte
ein Sauerstoffstrom zum Frischen von Roheisen mit Kalkstaub in einer Menge von 100 bis 700 kg/min beladen werden. Dies
geschah mit einer Vorrichtung der in Fig. 3 dargestellten Art, bei der der Innendurchmesser der Führungsbüchse 17
nur 80 mm betrug, so daß sich bei völlig nach oben gefahrenem ScHieß- und Dosierkörper 8 ein freier Austragquerschnitt
von 28 cm ergab. Der Öffnungsquerschnitt des Dosierorgans war erheblich größer und betrug in diesem Falle
2
50 cm . Zwischen dem Innendruck im Vorratsbehälter 1 und in der Sauerstoffleitung 16 (Austragraum) ergab sich eine Druckdifferenz von 10 m WS. In einem anderen Falle sollte der Sauerstoffstrom mit bis maximal 5000 kg/min Kalkstaub beladen werden. Das erforderte einen maximalen Querschnitt der Austragöffnung 4 von 160 cm und somit einen Durchmesser der Führungsbüchse 17 von 200 mm. Die Verschiebebewegung der Schubstange 7 bzw. des Schließ- und Dosierkörpers 8 betrug im ersten Falle 30 mm.
50 cm . Zwischen dem Innendruck im Vorratsbehälter 1 und in der Sauerstoffleitung 16 (Austragraum) ergab sich eine Druckdifferenz von 10 m WS. In einem anderen Falle sollte der Sauerstoffstrom mit bis maximal 5000 kg/min Kalkstaub beladen werden. Das erforderte einen maximalen Querschnitt der Austragöffnung 4 von 160 cm und somit einen Durchmesser der Führungsbüchse 17 von 200 mm. Die Verschiebebewegung der Schubstange 7 bzw. des Schließ- und Dosierkörpers 8 betrug im ersten Falle 30 mm.
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Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, daß die Austragmenge des körnigen Guts durch die Stellung eines.Schließ-
und Dosierkörpers unmittelbar an einer Behälteröffnung bestimmt wird und die Dichtung in Strömungsrichtung versetzt
mit einem besonderen Dichtorgan erfolgt. Dies erlaubt sowohl eine optimale Gestaltung des Dosierteils und des
Dichtorgans sowie eine zweckentsprechende Wahl des jeweiligen Werkstoffs.
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Claims (15)
1. Vorrichtung zum portionsweisen Zuteilen von feinkörnigem
^— Gut aus einem unter Druck stehenden Vorratsbehälter mit einer verschließbaren Austragöffnung veränderlichen Querschnitts,
gekennzeichnet durch einen beweglichen Schließ- und Dosierkörper (8; 30) und
ein in Strömungsrichtung dahinter angeordnetes Dichtorgan (11, 12, 13; 32).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Dichtorgan in einer Kammer (10) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen verschleißfesten Schließ-
und Dosierkörper (8; 30).
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Schließ- und Dosierkörper (8) in einer verschleißfesten Führungsbüchse (17) geführt ist.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das
Dichtorgan (11, 12, 13; 32) mit einem Reinigungsgebläse (14, 15) versehen ist.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der
Austragquerschnitt (4) am Behälter (1) stets kleiner als der Strömungsquerschnitt (9) des Dichtorgans ist.
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7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
gekennzeichnet durch einen am Ende einer Schubstange (7) angeordneten, in eine Verschlußplatte
(5) eingreifenden Schließ- und Dosierkörper (8) und einen in Strömungsrichtung dahinterliegend auf der Schubstange (7)
angeordneten, mit einer elastischen Dichtung (13) in einem
Ventilsitzteller (11) zusammenwirkenden Ventilteller (12),
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ventilsitzscheibe (11) mit radialen, an eine Druckgasleitung (15) angeschlossenen Kanälen
(14) versehen ist.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kammer (10) aus einem zweiteiligen Balgen (21) besteht und einen axial verschiebbaren, die Schubstange (7) tragenden
Zylinder (19) mit einem außerhalb des Balgens (21) liegenden Verschiebeantrieb (23, 24, 25) enthält.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschiebeantrieb aus einem
Stellmotor (23) und über einen Kettentrieb (24) angetriebenen, mit einem Kragen (20) des Zylinders (19) verbundenen
Spindeln (25) besteht.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet , daß unterhalb der Verschlußplatte
(5) ein Rohrstück (18) mit geringerem Durchmesser als der Zylinder (19) befestigt ist.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß
der Schließ- und Dosierkörper (8) aus einer zylindrischen Scheibe mit mehreren im Abstand voneinander befindlichen
Schrägflächen (26) besteht.
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13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
11, dadurch gekennzeichnet, daß in einer aus der Verschlußplatte (5) herausragenden, mit
radialen Bohrungen in unterschiedlicher Höhe versehenen Führungsbüchse (17) ein zylindrischer Schließ- und Dosierkörper
(8) geführt ist.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch einen kegelförmigen
Schließ- und Dosierkörper (8).
15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß
im Bereich der Ventilsitzscheibe (11) eine Druckgasleitung (15) mündet.
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Leerseite
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