DE2311284A1 - Ventilanordnung zum rueckspulen von luft- oder gasfiltern - Google Patents

Description

Dipl.-lng. H. MITSCHERLICH 8 MDNCHEN

Dipl.-lng. K. GUNSCHMANN Steinsdorf,t_raee 10

Dr. rer. nat. W. KÖRBER »(Mil)·»«« Dipl.-lng. J. SCHMIDT-EVERS

PATENTANWÄLTE 7. MaTZ 1973

ROLF JOHAN FLEBU 231 1 2 8 A

Bj/rnsvikveien 25

Slependen, Norwegen

Patentanmeldung Ventilanordnung zum Rückspülen von Luft- oder Gasfiltern

Die Erfindung betrifft Ventilanordnungen, die es bei zum Heinigen von Luft oder Gasen dienenden bchlauchfiltern ermöglichen, einen solchen Filter zum Kückspülen dienende Luft so zuzuführen, daß eine otoßwirkung erzielt wird.

r<ei einem der bekannten Verfahren zum Reinigen der i'ilterschläuche von bchlauchfiltern bekannter Art wird die zum Durchführen einer Rückspülung dienende Luft den Filterschläuchen in einer Richtung zugeführt, die der dichtung entgegengesetzt ist, in welcher während des normalen Betriebs die zu reinigende Luft bzw. das das zugeführt wird. Insbesondere ist es bekannt, eine solche Rückspülung dadurch zu bewirken, das man Düsen, von denen Jedem Filterschlauch eine zugeordnet ist, Druckluft zuführt. Ein auf diese Weise erzeugter Druckluftstrom übt eine Injektorv/irkung aus, so daß aus der Umgebung der Düse auf der sauberen üeite des i'ilterschlauchs Luft mitgerissen wird, üie zusammen mit der zugeführten Druckluft bewirkt, daß der betreffende Filterschlauch mehr oder weniger stoßartig mit Luft gefüllt wird, um eine ütoßbewegung hervorzurufen, aie in Verbindung mit der Luft, die in der Gegenrichtung aus aem inneren des FiIterschlauchs zu seiner Außenseite

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strömt, bewirkt, daß die auf der Außenseite des Filterichlauchs abgelagerte Staubschicht veranlaßt wird, herabzufallen. iJin schwerwiegender l·, acht eil dieses Reinigungsverfahrens besteht darin, daß eine große Energiemenge aufgewendet werden muß, um dem zu reinigenden Filter eine ausreichende Druckluftmenge zuzuführen; dies ist in erster Linie auf den geringen '..irkungsgrad zurückzuführen, der beim Füllen der Filterschläuche mit Druckluft und mit auf der sauberen Seite des !liters mitgerissener Luft erzielt wird, und ferner darauf, daß die Ventile und die Druckluftleitungen hohe Druckverluste verarsachen. Ein weiterer erheblicher Nachteil dieses bekannten Verfahrens besteht darin, daß dann, wenn bestimmte Filterschläuche undicht oder auf andere Weise beschädigt sind, so daß die Luft auf der sauberen Seite des filters einen bestimmten Staubgehalt hat, die Druckluftdüsen staubhaltige Luft in Bewegung setzen, die in die I'ilterschläuche hineingeblasen wird, so daß sich die Filterschläuche auf ihrer reinen Seite allmählich verstopfen. In einem solchen Fall ist es erforderlich, sämtliche Filterschläuche auszubauen und sie gründlich zu reinigen; hierbei handelt es sich um eine zeitraubende und kostspielige Arbeit.

"Wird dieses Rückspülverfahren zum Reinigen von FiI-terschläuchen angewendet, muß man ferner die Tatsache berücksichtigen, daß die zum Rückspulen verwendete Luft erneut gefiltert werden muß, und daß sich hierdurch die Belastung der aktiven Filterfläche erhöht. Im h^nblick hierauf ist es von der Erzielung einer einwandfreien Reinigung der Filterschläuche abgesehen sehr wichtig, daß man in der Xiage ist, die klenge der verwendeten RücLspülluft möglichst zu verringern.

Die Erfindung beruht auf der Beobachtung, daß die Dauer des Rückspülvorgangs für die üeinigungswii-kung von relativ geringer i'edeutung ist, daß es jedoch wichtig ist, daß die Rückspülluft so zugeführt wird, daß sie eine kurzzeitige Sioßwirkung auf das Filter-ewebe ausübt, um

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zu bewirken, daß sich die abgelagerte Staubschicht ablöst und. herabfällt. Ls ist bekannt, zum Zuführen von Rück-Lpülluft zu iilterschläuciien eine "Ventilanordnung zu benutzen, zu der ein Tellerventil gehört, das durch eine axiale Bewegung betätigt werden kann, um eine Verbindung zu schließen bzw. zu öffnen, die zu einem Luftkanal für gefilterte Luft bzw. zu einer Quelle für die Rückspülluft führt. Eine solche Anordnung ermöglicht jedoch nicht die durch die Erfindung angestrebte kurzzeitige, zum Erzeugen einer btoßwirkungen dienende Zufuhr von Rückspülluft, und außerdem ergeben sich bei dieser Anordnung erhebliche Verluste dadurch, daß die Rückspülluft teilweise über die Leitung zum Abführen der gefilterten Luft entweicht, solange sich der Ventilteller in einer mittleren Stellung befindet. Aus der Patentschrift 845 599 ist es bekannt, zwei Ventile mit einer gemeinsamen Betätigungseinrichtung derart vorzusehen, daß ein Ventil zum Abgeben gefilterter Luft vor dem uffnen eines Rückspülluftventils geschlossen wird. Hierdurch wird vermieden, daß Rückspülluft dadurch verloren geht, daß sie auf direktem Wege über die Leitung zum Abführen der gefilterten Luft entweicht. Bei dieser bekannten Anordnung wird jedoch die Ventilbewegung auf magnetischem Vie ge herbeigeführt, so daß man eine sehr robuste und kostspielige Konstruktion benötigt, um die großen Betätigungskräfte aufbringen zu können, die benötigt werden, um die schnelle Ventilbewegung herbeizuführen, die eine Vorbedingung für die stoßartige Zufuhr der Rückspülluft ist, welche durch die Erfindung angestrebt wird.

Durch die Erfindung soll nunmehr eine Ventilanordnung der Bauart geschaffen werden, die ein Ventil zum Abgeben gefilterter Luft und ein Rückspülluftventil aufweist, bei der grundsätzlich das eine Ventil offen ist, während das andere geschlossen ist und umgekehrt, und bei der das Rückspülluftventil als Tellerventil ausgebildet ist, das in seiner geschlossenen Stellung dem Druckunterschied zwischen dem Druck der Rückspülluft und dem Druck der

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gefilterten Luft ausgesetzt ist, so daß dieser Druckunterschied dazu beiträgt, das Eückspülluftventil geschlossen zu halten. Insoweit entspricht diese Anordnung derjenigen nach der vorstehend genannten Patentschrift. Im Gegensatz zu dieser bekannten Anordnung beruht jedoch die Wirkungsweise der Ventilanordnung nach der Lrfindung auf der Verwendung eines DruckluftZylinders zum Betätigen der "Ventile unter Vermittlung durch eine den Ventilen gemeinT sam zugeordneten, axial bewegbaren Kolbenstange.

Allgemein gesprochen ist durch die Erfindung eine Ventilanordnung geschaffen worden, die es ermöglicht, die Rück spül Iu ft in der beschriebenen Vt eise stoßartig zuzuführen, damit die Filterschläuche gereinigt werden; hierbei werden die Filterschläuche auf eine solche Weise einer btoßwirkung ausgesetzt, daß nur minimale Verluste auftreten, und daß es gleichzeitig möglich ist, eine mit geringen Kosten herstellbare, zuverlässig arbeitende Vorrichtung von einfacher Konstruktion zu benutzen. Gemäß der Lrfindung wird dies in erster Linie dadurch erreicht, daß der Ventilteller des Ruckspulluftventxls durch die Kolbenstange unter Vermittlung einer Feder betätigt wird, die~ bei der geschlossenen Stellung des "Ventils entgegen dem weiter oben genannten Differenzdruck wirkt, und deren Federkraft sich vergrößert, sobald das "Ventil zum Abgeben gefilterter Luft geöffnet wird, sowie dadurch, daß der Druckluftzylinder so bemessen und angeordnet ist, daß sich in ihm ein Druckluftvorrat bildet, damit der Zylinder nach Art einer Luftfeder zur Wirkung kommt, um beim Offnen des I-aicksyülluftventils eine schnelle Bewegung der Kolbenstange herbeizuführen.

Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand sche;natischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1, 2 und 3 eine Ausführungsform einer Ventilanordnung in drei verschiedenen Arbeitsstellungen jeweils

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im Längsschnitt; und

Fig. 4 in einem vergrößerten ν uerschnitt bestimmte Konstruktionsmerkmale von Ventilen, die bei einer Ventilanordnung nach Fig. 1 bis 3 anwendbar sind.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Ventilanordnung in ihrer normalen Betriebsstellung, d.h. während des Reinigens von Luft oder eines Gases, gezeigt. Zu der dargestellten Anordnung gehören eine Filterkammer 1, die mehrere Filterschläuche enthält, von denen nur einer teilweise angedeutet ist, ferner ein oberer Kanal 2, der in "Verbindung mit mehreren Filterschläuchen steht, sowie ein Austrittskanal 3 zum abführen der gefilterten Luft. Ferner ist in Fig. 1 bis 3 ein Eückspülluftkanal 4 dargestellt, der es ermöglicht, der Filteranlape Rückspülluft zum Reinigen der Filterschläuche zuzuführen. Die Ventilenordnung nach der Erfindung ermöglicht es, Rückspülluft von dem Rückspülluftkanal 4 aus direkt in die Filterschläuche einzuleiten, ohne daß die Rückspülluft in dem Filter mit gefilterter Luft gemischt wird, sowie auf solche weise, daß nur kurze Kanalabschnitte benötigt werden, so daß nur geringe Verluste auftreten. Daher kann man ein Gebläse mit geringer Antriebsleistung vorsehen, um die Rückspülluft zu fördern. In vielen iällen ist es sogar möglich, ohne ein solches Gebläse auszukommen, da der in dem Filter herrschen de Unterdruck ausreicht, um die benötigte Lenge der Rückspülluft anzusaugen.

Zu der "Ventilanordnung nach Fig. 1 bis 3 gehört ein Ventilteller 5» der zusainaen mit einem Ventilsitz 6 ein Kückspülluftventil bildet, und außerdem ist ein weiterer Ventilteller 8 vorhanden, der zusammen mit einem Sitz 9 ein Ventil zum Abführen der gefilterten Luft bildet. Das -uücKr:pülluftventil dient dazu, die Rückspülluft dem oberen i-onal 2 zuzuführen, so daß die Rückspülluft in die FiI-tercchliluche in der i-ilterkammer eingeleitet wird, um die Filterschläuche zu reinigen, und das Ventil zum Abgeben

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gefilterter Luft wird nach -^edarf geöffnet bzw. geschlossen, um die Öffnung- zwischen dem oberen Kanal 2 und dem Kanal 3 zum Abgeben gefilterter Luft zu öffnen bzw. zu schließen, was sich Jeweils danach richtet, ob sich das Filter in Betrieb befindet, um Luft zu reinigen, oder ob eine Reinigung der Jilterschläuche bewirkt werden soll.

Die Bewegung der Ventilteller wird durch einen Druckluft zylinder 10 herbeigeführt, zu dem eine Kolbenstange gehört, an deren unterem Lnde der untere Ventilteller 8 befestigt ist. Der obere Ventilteller 5 ist auf der Kolbenstange 11 gleitend geführt und mit ihm arbeitet eine Schraubenfeder 7 zusammen, die sich mit ihrem unteren Lnde an der Oberseite des unteren Ventiltellers 8 abstützt. Gemäß Fig. 1 bis 3 ΐε-t ferner ein rohrförmiger Anschlag vornanden, der den unteren Teil der Kolbenstange 11 umgibt, mit dem unteren Ventilteller 8 verbunden ist und eine Länge hat, die etwas größer ist als der Abstand zwischen den Ventilsitzen 6 und 9· Der Druckluftzylinder 10 weist zwei Ansdhlüsse 12 und 13 zum Zuführen von Druckluft auf.

Bei der normalen Betriebsstellung nach Fig. 1 befindet sich die Kolbenstange 11 in ihrer tiefsten Stellung, und das Ventil zum Abgeben gefilterter Luft ist offen, da der untere Ventilteller 8 eine Stellung in einem Abstand von der Unterseite des zugehörigen Ventilsitzes 9 einnimmt. In dem oberen Kanal 2 hat daher ein Unterdruck Vorrang, und die zu !^einigende Luft bzw. das Gas wird durch die Filterschläuche hindurchgesaugt, so daß sich der ausgefilterte Staub auf den Außenflächen der i'ilterschläuche ablagert. In dem Rückspülluftkanal herrscht dagegen ein relativer überdruck, und der obere Ventilteller 5 wird in Anlage an seinem Sitz 6 gehalten, da er dem Unterschied zwischen den beiden Drücken ausgesetzt ist. Die Abmessungen der verschiedenen leile werden in der Praxis so gewählt, daß es zum Hervorrufen einer Ventilbewegung nur erforderlich ist, die Kolbenstcinge 11 längs einer relativ kurzen Strecke in axialer Hichtunp; zu bewep:en. Jedoch

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weist der Druckluftzylinder 10 vorzugsweise eine Hublänge auf, die erheblich größer ist als die für die eigentliche Ventilbewegung erforderlich, und der in dem Zylinder arbeitende Kolben befindet sich gemäß Fig. 1 in einer mittleren Stellung zwischen den Enden des Zylinders, solange sich die Filteranlage in Betrieb befindet, um Luft zu filtern.

Wird Druckluft der Unterseite des Kolbens in dem Zylinder 10 über den Anschluß 1$ zugeführt, wird die Kolbenstange 11 nach oben bewegt, um den unteren Ventilteller 8 des Ventils zum Abgeben von gefilterter Luft nach oben zu bewegen und ihn zur Anlage an dem Sitz 9 zu bringen, so daß sich der Ventilteller 8 seiner Schließstellung nähert. Während dieser Bewegung verbleibt der obere Ventilteller 5» der längs der Kolbenstange 11 verschiebbar ist, zunächst in seiner Schließstellung in Anlage an dem Sitz 6, da auf ihn die Druckdifferenz zwischen dem oberen Kanal 2 und dem Kickspülluftkanal 4 wirkt, während gleichzeitig die Feder 7 zwischen den beiden Ventiltellern 5 und 8 teilweise zusammengedrückt ist. Während dieser Bewegung der Kolbenstange 11 und des unteren Ventiltellers baut sich außerdem unter dem Kolben in dem Druckluftzylinder 10 ein höherer Luftdruck auf.

Sobald sich der untere Ventilteller 8 seiner Schließstellung nähert, wird der obere Ventilteller 5 durch den Anschlag 14 von seinem Sitz 6 abgehoben, so daß sich die Drücke in dem oberen Kanal 2 und dem Eückspülluftkanal 4 ausgleichen. Dies führt zu einer erheblichen Verringerung des Widerstandes, der einer weiteren Aufwärtsbewegung des oberen Ventiltellers 5 entgegengesetzt wird, und die zusammengedrückte bzw. gespannte Feder 7 bewirkt in Verbindung mit der Luftfederwirkung, welche die Druckluft auf die Unterseite des Kolbens in dem Zylinder 10 ausübt, daß der obere Ventilteller 5 mit hoher Geschwindigkeit nach oben geschleudert und von seinem Sitz 6 abgehoben wird, während gleichzeitig der untere Ventilteller 8 sehr schnell

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den noch verbleibenden Teil seiner Schließbewegung ausführt.

Fig. 5 zeigt die Stellung der i'eile der Ventilanordnung für den EaIl, daß sich beide Ventilteller nach oben bewegt haben, so daß das Kickspülluftventil geöffnet worden ist, um zu ermöglichen, daß auf die Filterschläuche ein Druclluftstoß ausgeübt wird. Während des Reinigungsvorgangs der sich während einer kurzen vorbestimmten Zeitspanne ebspielt, übt daher die Druckluft einen Stoß auf die Innenflächen der Filterschläuche aus, so daß die auf den Außenflächen der Filterschläuche abgelagerten Staubschichten abgeschüttelt werden. Außerdem strömt während der Keinigungsperiode ein bestimmter Teil der itüciispülluftmenge aus jedem Filterschlauch durch die Schlauchwand nach außen, und hierdurch wird die Eeinigungswirkung zusätzlich verbessert. Sobald die heinigungsperiode beendet ist, wird Druckluft über den Anschluß 12 der Überseite des Kolbens in dem Zylinder 10 zugeführt, und hierdurch werden die Ventilteller in der entgegengesetzten xtichtung bewegt, d.h. der obere Ventilteller 5 wird nach unten bewegt, um ihn zur Anlage an seinem Sitz 6 zu bringen, und der untere Ventilteller 8 wird nach unten von seinem Sitz 9 abgehoben. Somit wird der Teller 5 des Eüc-spülluftventils am Ende seiner Schließbewegung schnell zur Anlage an dem Sitz 6 gebracht. Während eines kurzen Augenblicks kann möglicherweise eine gewisse Menge der Eücispülluft in den Abgabekanal 3 hinein entweichen, doch während dieses Stadiums des Arbeitsspiels ist dies ohne Bedeutung.

Es liegt auf der nand, daß sich die grundsätzliche Wirkungsweise der soeben beschriebenen Ventilanordnung nach der Erfindung auch mit Hilfe von Konstruktionen erzielen läßt, die mehr oder weniger stark von dem Ausführungsbei spiel nach Fig. 1 bis 3 abweichen. Leispielsweise kann man beide Ventilteller so anordnen, daß sie auf der Kolbenstange gleitend geführt werden; in diesem Fall wird die Antriebsbewegung der kolbenstange auf jeden ventilteller

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durch eine gesonderte Feder übertragen. Hierbei ist es möglich, die betreffenden Abstände so zu wählen und die Federn so auszubilden, daß das Ventil zürn .Abgeben der gefilterten Luft geschlossen wird, bevor das Rückspülluft-r ventil geöffnet wird, um die Federschläuche zu reinigen. Schließlich ist es im Gegensatz zu Fig. 1 bis 3,wo eine stehende Anordnung gezeigt ist, die Ventilanordnung waagerecht oder in einer beliebigen anderen Lage anzuordnen.

Fig. 4 zeigt weitere Einzelheiten einer bevorzugten Ausführungsform eines Ventils, die sich bei einem oder jedem der "Ventile der Anordnung nach Fig. 1 bis 3 anwenden läßt. Jedoch bezieht sich Fig. 4 in erster Linie auf eine Ausführungsform, bei der der Ventilteller längs der Kolbenstange verschiebbar ist, so daß er dem Teller 5 des Ventils nach Fig. 1 bis 3 zum Abgeben von Rückspülluft entspricht. Gemäß Fig. 4 ist ein allgemein ebener Ventilteller 15 vorhanden, dessen Eand nach oben umgebogen ist, um die Steifigkeit und Festigkeit des v_entiltellers zu erhöhen. In den Ventilteller 15 ist in der kitte eine Baugruppe eingebaut, zu der eine innere Führungsbuchse 22 gehört, die auf einer Kolbenstange 21 gleitend geführt ist, ferner eine an dem Ventilteller befestigte äußere Buchse 23 sowie ein zwischen den beiden Buchsen angeordneter Körper aus Gummi oder dergleichen. Eine solche mit einem elastischen Zwischenstück versehene Baugruppe liefert eine Dämpfungswirkung, doch dient sie in erster Linie dazu, die Konstruktion flexibel zu machen, damit sich der Ventilteller 15 auch dann fest an den Ventilsitz 16 anlegen kann, wenn die durch die Kolbenstange 21 bestimmte Achse des Ventils aus irgendeinem Grunde gegen die Ebene des Ventilsitzes geneigt sein sollte. Ein gemäß Fig. 4 ausgebildetes Ventil ist für die Zwecke der Erfindung besser geeignet, denn bei seiner bchließstellung ist eine bessere .abdichtung gewährleistet, und bei seiner üffnungsstellung ergeben sich günstigere btromungsbedingungen. Diese beiden laktoren sind für die Erzielung der schnellen Veritilbewegungen von Lecieutunr;, die erforderlich sind, um

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die durch die Lriindung angestrebte iteinigungswirkung bei den Filterschläuchen zu erzielen.

Abschließend sei bemerkt, daß sich auch filter in ^uebrauch befinden, bei denen die Filterflächen keine rohrförmige Gestalt haben, sondern als in Hehrnen eingebau te ebene Filterflächen ausgebildet sind, natürlich läßt sich die Erfindung auch bei solchen Filtern anwenden, d.h. ihre Anwendbarkeit beschränkt sich nicht auf rohr- oder schlauchformige Filterflächen.

irateritansprüche 309837/0961

Claims (4)

1. P A ϊL K T A K ö P K υ G h E

   Ventilanordnung zum stoßartigen Einleiten von Eück-Sülluft in zum Reinigen von Luft oder Gasen bestimmte Filter mit einem Ventil zum Abgeben gefilterter Luft und einem laickspülluftventil, bei denen grundsätzlich das eine Ventil offen ist, wenn das andere Ventil geschlossen ist, und umgekehrt, und bei der das Rückspülluftventil ein Tellerventil ist, das in seiner Schließstellung der Druckdifferenz zwischen dem Druck der Ioick spül luft und dem Druck der gefilterten Luft ausgesetzt ist, so daß diese Druckdifferenz dazu beiträgt, das Eückspülluftventil geschlossen zu halten, und bei der beide Ventile mit Hilfe eines Druckluftzylinders unter Vermittlung durch eine ihnen gemeinsam zugeordnete, axial bewegbare Kolbenstange betätigbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteller (5) des iSück spül luft ve nt ils durch die Aolbenstange (11) unter Vermittlung durch eine Feder (7) betätigt wird, deren Federkraft bei der Schließstellung des Hückspülluftventils der Druckdifferenz entgegenwirkt und zunimmt, wenn das Ventil zum Abgeben der gefilterten Luft geschlossen wird, und daß der !Druckluftzylinder (10) so bemessen und eingerichtet ist, daß sich in ihm ein Druckluftvorrat ansammeln läßt, der geeignet ist, nach Art einer Luftfeder zur Wirkung zu kommen und so der Kolbenstange beim Offnen des Imckspülluftventils während des letzten Teils ihrer Bewegung eine schnelle Bewegung zu erteilen.
2. 2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Ventilteller (8) des Ventils zum Abgeben der gefilterten Luft an der Kolbenstange (11) befestigt ist, und daß sich das Hückspülluftventil (5» 6) etwas öffnen läßt, bevor das Ventil zum

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   Abgeben gefilterter LuIt am Beginn einer Lückspülperiode geschlossen wird.
3. 3· Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß mit dem Ventilteller (S) des Ventils zum Abgeben gefilterter Luft ein Anschlag (14) starr verbunden ist, der dazu dient, den Ventilteller (5) des loickspülluftventils kurz vor dem Zeitpunkt anzuheben, in dem das Ventil zum Abgeben gefilterter Luft geschlossen wird.
4. 4. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß ein oder jeder Ventilteller (15) auf der Kolbenstange (21) mittels einer elastischen, in die Mitte des Ventiltellers eingebauten baugruppe (22, 23, 24) gleitend geführt ist.

   5· Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Ventiloffnung des Rücr.spülluftventils und/oder Ventils zum Abgeben gefilterter Luft mit einem elastischen, profilierten, sich längs ihres Bandes erstreckenden Elements (16) versehen ist, das so geformt ist, daß es die durch den Ventilteller (15) ausgeübten Stöße dämpft, und daß es dazu beiträgt, den Luftstrom möglichst verlustfrei durch die Ventilöffnung hindurchtreten zu lassen.

   l>er Patentanwalt:

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