DE2511844A1

DE2511844A1 - Ventil

Info

Publication number: DE2511844A1
Application number: DE19752511844
Authority: DE
Inventors: John Henry Gooch
Original assignee: J H GOOCH AND CO Ltd
Current assignee: J H GOOCH AND CO Ltd
Priority date: 1974-03-18
Filing date: 1975-03-18
Publication date: 1975-09-25
Also published as: FR2265021A1; GB1490349A; JPS50133522A; FR2265021B3; US3965925A

Description

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. J. H. GOOCH & COMPANY LIMIT3D Henfield Road, Albourne, Hassocks, Sussex, England

Ventil

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil mit einem elastischen rohrförmigen Ventilbauteil, das zumindest einen in Querrichtung länglichen Durchlaß für den Durchtritt einer Flüssigkeit bildet, wobei dieser Durchlaß zum öffnen und Schließen infolge einer Verformung des Ventilbauteils ausgebildet ist.

Derartige Ventile haben den Vorteil, daß das Ventil ohne die Verwendung gleitender Dichtungen geschlossen werden kann, die sich abnützen und ein Lecken des Ventils verursachen können. Die Zuverlässigkeit des Ventils über eine längere Zeitdauer wird aber auch durch die Druckkraft beein-

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trächtigt, die auf das rohrförmige Bauteil ausgeübt wird, um den Ventildurchlaß geschlossen zu halten, und durch die Auswirkung» welche diese Tatsache auf ein mögliches neuerliches öffnen des Durchlasses haben kann. Wenn der Ventildurchlaß für eine lange Seitdauer geschlossen war, so ist es beispielsweise möglich, daß sich der Durchlaß nach Beseitigung der Schließkraft nicht mehr öffnet oder nicht mehr vollständig öffnet, was entweder von einem gegenseitigen Verkleben der sich berührenden Durchlaßwände oder von dem Material des rohrförmigen Bauteils herrührt, das eine bleibende Verformung erlitten hat.

Ss wurde bereits eine Anordnung vorgeschlagen» bei der eine Reihe unabhängiger Elemente im Abstand, am Umfang des Sauteils befestigt und in radialer Richtung bewegt warden, um das Ventil zu offnen undzu schließen, was jedoch einen komplizierten und. demzufolge kostspieligen Mechanismus zur Abstimmung der Bewegung der einzelnen Elemente erforderlich macht»

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil zu schaffen, bei dem derartige Schwierigkeiten auf einfache Weise beseitigt oder zumindest verringert werdet! können.

der Erfindung wird diese Aufgabe mit einem Ventil der gattungsgemäßen Art gelöst, das gekennzeichnet ist durch ein äußeres Steuerbauteil, das relativ zu dem Ventil— bauteil zwischen alternativen Stellungen verdrehbax ist, in denen es an entsprechenden Bereichen des Ventilfoauteils anliegt und auf diese einwirkt« um den oder die Durchlässe zwangsweise zu öffnen oder zu schließen.

Das Steuerbaöteil bringt daher das Ventilbauteil zwangsweise in seinen offenen wie auch in seinen geschlossenen Za-

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stand, und da dies durch eine relative Verdrehung dieser Bauteile geschieht, besteht auch keine Notwendigkeit, einen komplizierten Mechanismus mit einer Vielzahl beweglicher Teile vorzusehen.

Das Steuerbauteil kann in der Form eines Jochs oder eines U-förmigen Bauteils ausgebildet sein, dessen gegenüberliegende Arme Elemente umfassen, die an diametral gegenüberliegenden Bereichen des Ventilbauteils anliegen, es ist aber auch ausreichend, wenn das Steuerbauteil in Form eines geschlossenen Rings ausgebildet ist, wobei die genannten Elemente am Innenumfang des Rings Bereiche von verringertem Durchmesser bilden. In jedem Fall kann das Steuerbauteil unmittelbar an dem Ventilbauteil anliegen, es können aber auch zwischenliegende Bauteile, insbesondere Abwälzelemente zur Verringerung der Reibung vorgesehen sein, welche die Abstützkraft von dem Steuerbauteil auf das Ventilbauteil übertragen.

Vorteilhafterweise sind Mittel vorgesehen, um die relative Verdrehung zwischen dem Steuerbauteil und dem Ventilbauteil zu begrenzen, wodurch entgegengesetzte Endstellungen dieser Bewegung den offenen und den geschlossenen Zustand des Ventils bestimmen.

Das elastische Ventilbauteil kann vorteilhafterweise ein Gußstück umfassen, das Endbereiche zur Verbindung mit einer Rohrleitung besitzt und zwischen diesen Endbereichen einen zwischenliegenden Bereich besitzt, der den oder die Durchlässe enthält, die in Querrichtung eine längliche Form aufweisen, welche das vollständige Verschließen unter Druck vereinfacht. Der zwischenliegende Bereich und die Endbereiche können einstückig miteinander verbunden sein,^c der die

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verschließbaren Ventildurchlässe begrenzende zwischenliegende Bereich kann aber auch von einem Einsatzstück in einem zwischenliegenden Abschnitt einer äußeren Hülse gebildet sein, wobei die Endbereiche dieser Hülse in diesem Fall die Mittel zum Verbinden des Ventils mit einer Rohrleitung bilden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter bevorzugter Ausführungsbexspiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ventil;

Fig. 2 und 3 Querschnitte nach der Linie A-A in Fig. 1, die das Ventil im offenen und im geschlossenen Zustand veranschaulichent

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform des Ventils nach den Fig. 1 bis 3;

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils;

Fig. 6 einen Querschnitt durch das Ventil nach Fig. 5i

Fig. 7 eine Abwandlung der Ventile in den vorhergehenden Figuren;

Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie B-B in Fig. 7;

Fig. 9 und 10 einige weitere Abwandlungen der Ventile in den vorhergehenden Figuren;

Fig. 11 einen Längsschnitt durch eine Endverbindung für ein Ventil gemäß der Erfindung; und

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Pig. 12 die Verwendung eines erfindungsgemäßen Ventils in einer Einrichtung sum Regeln des Pegelstandes einer Flüssigkeit.

Das in Fig. 1 gezeigte Ventil ist rohrförmig ausgebildet und umfaßt eine äußere Hülse 2, die Endbereiche 4 zur Verbindung mit einer Zufluß- bzw. Abflußleitung 8, 10 mittels herkömmlicher Rohrschellen 6 besitzt, und einen inneren Ventilkörper 12 zwischen den Endbereicher. <'- innerhalb der Hülse 2. Die Hülse 2 und der Ventilkörper 12 bestehen aus einem flexiblen, elastischen Material, wie ζ.B₀ Gummi oder ein elastisches Kunststoffmaterial, und sie können getrennt hergestellt und nachfolgend miteinander verklebt werden/ das gesamte Ventilrohr einschließlich des Ventilkörpers kann aber auch als einstückige Einheit gegossen werden. Der Ventilkörper 12 besitzt einen Durchlaß 14, der sich durch diesen hindurch erstreckt und der in Querrichtung einen länglichen Querschnitt aufweist, wobei die abgekehrten Enden der Hauptachse dieses Querschnitts jeweils die Form eines spitzwinkligen "V" besitzen_o Die Hauptachse des Durchlaßquerschnitts erstreckt sich vorzugsweise diametral durch den Ventilkörper, und falls der Ventilkörper getrennt von der Hülse hergestellt wird, so kann er in Form zweier ähnlicher Teile ausgebildet sein, die den Durchlaß zwischen sich begrenzen.

Sin Steuerbauteil in Form eines Rings 16 umgibt und erfaßt die Hülse 2 in dem Bereich des Ventilkörpers 12, und sie ist in axialer Richtung durch Rippen oder andere Vorsprünge 18 fixiert, die auf der Hülse 2 ausgebildet sind. VJährend die Hülse und der Ventilkörper im entspannten Zustand miteinander einen kreisförmigen Außenquerschnitt besitzen, hat der Steuerring einen nicht-kreisförmigen Innen-

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querschnitt, vorzugsweise von ungefähr elliptischer oder ovaler Form, wobei der kleinere Durchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des nicht eingespannten Ventilrohrs _o Vorzugsweise ist die innere Querschnittsfläche des Rings 16 geringfügig kleiner als die zusammengesetzte Querschnittsfläche der äußeren Hülse 2 und des inneren Ventilkörpers 12 ohne den Durchlaß 14.

Im Betriebszustand ist das Ventilrohr infolge der Verbindung mit den Leitungen 8, 10 undrehbar gehalten, während der Ring 16 zwischen den in Pig. 2 und 3 gezeigten Endstellungen verdrehbar ist. In der in Pig_a 2 gezeigten Stellung fällt die kürzere Achse des Ringquerschnitts mit der Hauptachse des Durchlasses 14 zusammen, und der- starre Ring 16 übt daher eine Druckkraft auf das Ventilrohr aus* welche die Seitenflächen des Durchlasses 14 auseinanderdrückt. Die Hauptachse des Rings 14 kann so gewählt werden» daß die Hülse in diesem Zustand derart verfonat wird* daß sie an dem gesamten Innenumfang des Rings zur Anlage gelangt.

Wenn der Ring 16 in die in Fig. 3 gezeigte Stellung verdreht wird, so fällt dessen kürzere Achse mit der kürzeren Achse des Burchtrittis 14 zusammen, und das Ventilronr wird derart verformt» um den Durchlaß 14 vollständig zu verschließen, wobei dieser Vorgang durch die spitzwinklige Form der abgekehrten Enden des Durchlaßquerschnitts vereinfacht wird. Es können Mittel vorgesehen sein, um die Verdrehbar— keit des Rings 16 mx£ den Drehbereich von 90° zwischen den gezeigten Bndstellungen zu begrenzen* Dieser Gedanke ist bei der in Fig^ 4 gezeigten abgewandelten Ausführungsform verwirklicht, bei der die Vorsprünge 18 als diametral gegenüberliegende Sperrzapfen oder Angüsse ausgebildet sind, und wobei axiale Vorsprünge 22 an dem Steuerbauteil 16 durch Anschlagen an den VorSprüngen 18 die Grenzen der verdrehbar-

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keit bestimmen.

Es ist erkennbar, daß der Ring in beiden gezeigten Zuständen an diametral gegenüberliegenden Bereichen der Hülse anliegt, um den Durchlaß zwangsweise zu öffnen oder zu schliessen. Aufgrund der durch den Ring im offenen Zustand des Ventils gemäß Fig. 2 und 4 ausgeübten Kraft ist es möglich, die Gefahr zu verringern, daß das Ventil infolge der Adhäsion zwischen den gegenüberlxegenden Flächen des Durchlasses geschlossen bleibt, wie dies unter gewissen Bedingungen eintreten könnte, wenn diese Flächen für eine längere Zeitdauer in enger Berührung gehalten werden.

Der Ring kann entweder von Hand verdreht werden, in welchem Fall seine Außenfläche in geeigneter Weise profiliert wäre, um eine Grifflache zu bilden, er kann aber auch durch (nicht gezeigte) mechanische oder kraftgetriebene Einrichtungen verdreht werden.

In den Fig_e 5 und 6'ist eine abgewandelte Ausführungsform des Ventils nach den Fig_o 1 bis 3 dargestellt, wobei die einzelnen Unterschiede dieser zweiten Ausführungsform jeweils für sich auch bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform anwendbar sind.

Bei dieser zweiten Ausführungsform sind die Ventilhülse und der Ventilkörper zu einem Ventilrohr 30 integriert, und zur Verbesserung der Flüssigkeitsströmung besitzt der zentrale Ventilkörperbereich 12a konische Endbereiche 32, die eine kontinuierliche Veränderung des Querschnitts zwischen den Endbereichen 4 und dem Durchlaß 14 bewirken. Der Steuerring 36 ist mit einem integrierten Betätigungshebel 34 versehen, und er ist auf dem Ventilrohr 30 durch Ausnehmungen 38 festgelegt, die am Außenumfang des Ventilrohrs

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angeordnet sind, und welche radial nach innen ragende Vorsprünge 40 aufnehmen, die am Innenumfang des Steuerrings 36 angeordnet sind» Diese zusammenwirkenden Elemente verhindern eine Axialbewegung des Rings, und sie begrenzen auch die Verdrehung des Rings auf eine Bewegung von 90° zwischen den Endstellungen, in denen der Durchlaß 14 zwangsweise geöffnet oder geschlossen wird, wie dies vorstehend erläutert wurde.

Zur Erleichterung der Bewegung des Steuerbauteils sollten die sich berührenden Teile einen verhältnismäßig geringen Reibungskoeffizienten besitzen« Wenn das Rohr beispielsweise aus Gummi besteht und eine glatte Gußoberfläche besitzt, so kann das Steuerbaixteil aus Uylon oder einem starren Polyvinylchlorid hergestellt sein« Es ist auch möglich, an den Berührungsflächen eine Beschichtung aus einem Gleitmaterial anzubringen.

Ferner ist es möglich, Äbwälzelemente _t wie z»B„ Kugeln oder Rollen zwischen dem Steuerbauteil und der Ventilhülse anzuordnen, ism die zwischen diesen Teilen auftretenden La— gerkräfte zu übertragen„ Diese Möglichkeit ist in den Fig. und 8 veranschaulicht, die ein Steuerbauteil in Form eines Rings 46 zeigen, das in jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden kann, und das eine Anzahl Rollen 42 besitzt, die von seiner Innenfläche radial vorspringen, um sjit der {nicht gezeigten) Ventilhülse in Eingriff zu gelangen. Die Rollen 42 sind durch integrierte Zapfen 44 abgestützt, die in Lagerringen 48 angeordnet sind, die sich um die innere Itofangsfläche des Steuerbauteils 46 herum erstrecken und in dieser angeordnet sind, wobei die Lagerringe die Rollen in dem Betätigungsbauteil unverlierbar festhalten.

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Fig. 9 zeigt eine weitere abgewandelte A.usführungsform eines Ventilkörpers, der in den vorstehend beschriebenen Allsführungsbeispielen verwendet werden kann.

Dieser Ventilkörner besitzt zusätzliche Durchlasse 52, die -jeweils einen länglichen Querschnitt aufweisen und Seite an Seite mit dem diametral verlaufenden Durchlaß 14 angeordnet sind, wobei alle diese Durchlasse in dem gezeic/ten offenen Zustand eine ähnliche Form besitzen, und wobei die Hauptachsen der Querschnitte aller drei Durchlässe parallel sind. Hs ist erkennbar, daß durch die Verwendung der bereits beschriebenen Steuerbauteile alle drei Durchlässe gemeinsam geöffnet und geschlossen v/erden. Das Ventilrohr kann als einstückiges Gußbauteil auscjeführt sein, oder es kann eine äußere Hülse umfassen, mit der ein innerer Ventilkörper verklebt ist, wobei die Grenzfläche zwischen dem Ventilkörper und der Hülse durch die unterbrochene Linie 54 in Fig. 9 angedeutet ist, aus der auch erkennbar ist, daß alle drei Durchlässe 14, 52 durch Zwischenräume zwischen den Elementen des Ventilrohre3 gebildet werden können, wenn zwei Bestandteile des Ventilkörpers entsprechend geformt werden. Es ist ersichtlich, daß auch andere Anordnungen mit zwei oder mehr Durchlässen geschaffen v/erden können.

Es ist erkennbar, daß bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung der gesamte oder der hauptsächliche Lagerdruck zwischen dem Steuerring und dem Ventilkörper oder der Hülse an diametral gegenüberliegenden Bereichen auftritt, und daß der Durchlaß zwangsweise geöffnet wird, wenn der Druck nahe den spitzwinkligen Enden des Durchlasses aufgebracht wird, und daß der Durchlaß zwangsweise geschlossen wird, wenn der Druck in Querrichtung dazu aufgebracht wird. Es ergibt sich also, daß es in vielen Fällen nicht notwendig ist, einen Steuerring zu verwenden, der den Ventilkör-

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per vollständig umschließt, und in Fig. 10 ist ein Steuerbauteil in Form eines Jochs mit offenen Enden oder einer Gabel 56 gezeigt, welches dazu verwendet wird, die Steuerkraft auf die vorstehend beschriebene Weise durch die Bndbereiche 58 zu übertragen. Hs ist erkennbar, daß diese Abwandlung auch bei. jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet v/erden kann, wobei von den Mitteln zum winkelmäßigen und axialen Festlegen des Steuerbauteils Gebrauch gemacht werden kann, wie sie bei irgendeiner der Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 6 beschrieben sind.

Während E¹Ig. 1 die Verwendung von Klemmringen, wie z.B. Rohrschellen zeigt, um die flexible Hülse des Ventils mit den zugehörigen Leitungen zu verbinden, kann es in einigen Fällen bevorzugt sein, das Ventil mit bekannten starren Rohrleitungs-Kupplungseinrichtungen, wie z.B. eine Überwurfmutter-Kupplungseinrichtung, zu versehen. Zu diesem 'Sweck kann ein starres rohrförmiges Sndbauteil in das Ventiljrohr eingegossen sein, wie dies in Fig. 11 veranschaulicht ist,, wobei das rohrförmige Sndbauteil 66 Keilschlußflansche 68 besitzt, mit denen es an dem Sndbereich 4 der flexiblen Hülse 2 des Ventils dauerhaft befestigt ist, und das aus der Hülse herausragende Ende des ISndbauteils €€ ist mit einem Gewinde 70 zur Befestigung einer Überwurfmutter versehen.

Bine mögliche Anwendungsform der Erfindung ist in Fig. veranschaulicht, in der ein erfindungsgemäßes Ventil 72 schematisch in Umrißlinien dargestellt ist, an dessen Steuerring 16 ein Hebelarm 74 starr befestigt ist» dessen abgekehrtes Ende einen Kugelschwisaaer 76 trägt. Das Ventil kann dazu verwendet werden, um den Pegelstand einer Flüssigkeit in einem Tank oder einem Vorratsbehälter zu regeln, wobei der Schwimmer in einer Stellung gezeigt ist, in welcher der "Ventil-

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durchlaß 14 geschlossen gehalten wird. Bei einem Abnehmen des Flüssigkeitspegels L bewirkt das Absinken des Schwimmers 76 eine Verdrehung des Steuerrings 16, wodurch der Durchlaß 14 zwangsweise geöffnet wird, sodaß eine Flüssigkeit durch das Ventil hindurchfließen kann, um den Vorratsbehälter wieder aufzufüllen.

Als weitere mögliche Anwendungsform kann das Ventil ein geeignetes Mundstück umfassen, wie z.B. eine Düse oder eine andere bekannte Einrichtung zum Beruhigen der Strömung, damit das Ventil als Zapfhahn oder als Absperrhahn verwendet werden kann. Eine solche Anordnung kann die in Fig» Il gezeigte allgemeine Form annehmen, wobei ein Endbauteil die Einrichtung zur Strömungsberuhigung enthält, falls diese notwendig sein sollte.

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Claims

Patentansprüche

' Ventil mit einem elastischen rohrförmigen Ventilbauteil, das zumindest einen in Querrichtung länglichen Durchlaß für den Durchtritt einer Flüssigkeit bildet, wobei dieser Durchlaß zum Öffnen und Schließen infolge einer Verformung des Ventilbauteils ausgebildet ist, gekennzeichnet durch ein äußeres Steuerbauteil (16; 36; 46; 56), das relativ zu dem Ventilbauteil (2, 12; 30) zwischen alternativen Stellungen verdrehbar ist, in denen es an entsprechenden Bereichen des Ventilbauteils anliegt und auf diese einwirkt, um den oder die Durchlässe (14, 52) zwangsweise zu öffnen oder zu schließen.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Durchlässe {14, 52) in einem Bereich des Ventilbauteils (2, 12? 30) ausgebildet sind, der zwischen seinen Endbereichen (4) liegt, und einen Flüssigkeitskanal bestimmen, der einen kleineren Querschnitt als die Endbereiche (4) besitzt.
3* Ventil nach Anspruch 2„ dadurch gekennzeichnet, daß der zwischenllegende Bereich (12a) und die Endbereiche {4} einstückig miteinander verbunden sind.
4. Ventil nach Anspruch 2_t dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilbauteil eine äußere Hülse (2) umfaßt, zwischen deren Enden ein Einsatzstück (12) angeordnet ist, das den

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Durchlaß (14) oder zumindest einen der Durchlässe (14, 52) best immt.
5. Ventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Querschnitt des Ventilbauteils (30) sich von jedem ündbereich zu dem Durchlaß (14) oder zu den Durchlässen in dem zv/isehenliegondeii Bereich (12a) hin verjüngt,
6. Ventil, nach oin^ni der vorhergehenden Ansprüche, dadurch cjekennzeich.net, daß das Steuerbauteil (46) das Ventilbauteil unter Zwischenfügung von Abwälze Lementen (42) erfaßt.
7. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerbauteil Elemente (58) umfaßt, die an diametral gegenuborlxegenden Bereichen des Ventilbauteils anliegen.
0. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerbauteil als Joch oder als U-förmiges Bauteil (56) EuiscjtiL)Lidet ist, dessen gegenüberliegende Arme die ftnlageelemerite (53) bilden.
0. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Cteuerbauteil als geschlossener Ring (16; 36; 46) ausgebildet ist, der einen nicht-kreisförmigen Innenumfang besitzt.
10. Ventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerbauteil zum Anliegen an einem im wesentlichen durchgehenden Umfangsbereich den VentiLbauteils ausgebildet ist.

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11. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (18, 22; 38, 40) vorgesehen sind, um das FaismaO der relativen Verdrehung zwischen dem Ventilbauteil (12; 12a) und dem Steuerbauteil (16; 36) zu begrenzen.
12. Ventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß diese Mittel mindestens ein radial vorspringendes Element (18; 40) an einem dieser Bauteile umfassen, das mit einem damit zusammenwirkenden Endanschlag (22; 38) an dem anderen Bauteil in fJingriff bringbar ist.
13. Ventil nach einem dor vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (18; 38, 40) vorgesehen sind, um die relative Lage des Ventilbauteils (12; 12a) und des Steuerbauteils (16; 36) in Längsrichtung festzulegen.
14. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Steuerbauteil (16) ein Hebelarm (74) befestigt ist, an dem ein Schwimmer (76) anbringbar ist zur Verwendung des Ventils in einer Einrichtung zum Regeln des Pegelstandes einer Flüssigkeit.

15« Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil gegossen ist und zumindest an seiner Zufluflseite ein während des Gießvorgangs in dieses eingebettetes starres Sndbauteil {66) zur Verbindung des Ventils mit einer Rohrleitung besitzt.

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