DE2003852A1

DE2003852A1 - Absperrventil

Info

Publication number: DE2003852A1
Application number: DE19702003852
Authority: DE
Inventors: Roger Delecourt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-02-04
Filing date: 1970-01-28
Publication date: 1970-08-06
Also published as: GB1294586A; FR2061497A1

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL. ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN PATENTANWÄLTE D-8000 MÖNCHEN 81 · ARABELLASTRASSE 4 · TELEFON (0811) 911087

EDGER DELECOUET, La Madeleine-Lez-Lille (Nord)

Frankreich

Absperrventil

Die Erfindung betrifft ein Absperrventil insbesondere mit rotierendem, kugelförmigen Küken,

Absperrventile mit rotierendem Küken sind im allgemeinen mit zwei ringförmigen Dichtungen versehen, die den Sitz des Absperrelements bilden.

Die Abdichtung derartiger Absperrventile erhält man unter Ausnutzung des statischen Druckes des Strömungsmittels in der Eingangsleitunp;, der auf die Rückseite der an der Eingangsseite befindlichen Dichtung einwirkt und diese gegen die Kükenoberfläclje drückt und ferner auf den Kükenkörper seibat· einwirkt und diesen in Strömungerichtung gegen den entgegengesetzten Sitz driick

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Derartige Vorrichtungen sind Jedoch unzulänglich und besitzen verschiedene Nachteile.

Insbesondere wenn die Eingangsleitung ein unter einem geringen Druck stehendes Strömungsmittel enthält,wird die Dichtung nicht mit ausreichender Kraft gegen das Küken gedrückt, so daß ein Eindringen von Strömungsmittel in den Körper des Absperrventils nicht verhindert werden kann. Die eindringende Flüssigkeit, die den Körper des Absperrventils schließlich ausfüllt, übt auf die Dichtung des entgegengesetzten ausgangsseitigen Sitzes einen gewissen Druck in einer der Dichtungsrichtung entgegengesetzten Richtung aus und hebt diese Dichtung von dem Küken ab, so daß es zu einem ununterbrochenen Flussigkeitsdurchfluß durch das Absperrventil kommen kann.

Herrscht dagegen in dem in der Eingangsleitimf befindlichen Strömungsmittel ein hoher Druck,so kann der auf das Küken einwirkende Druck eine leichte Verschiebung des Kükens innerhalb der Grenzen des Spiels oder der Toleranzen der Betätigungsvorrichtung bewirken, wodurch das Küken gegen die Dichtung des entgegengesetzten Sitzes gedruckt wird. Infolgedessen ist zum Offnen des Absperrventils ein starkes Drehmoment zur Überwindung der von den beiden Dichtungen auf das Küken ausgeübten Reibungskräfte erforderlich, was ein starkes Fließen der aus Tetrafluoräthylen bestehenden Verkleidung der Dichtung oder einen Verschleiß des Werkstoffes, aus dem die Dichtung selbst besteht, zur Folge hat. Das zur Betätigung erforderliche hohe Drehmoment stellt ebenfalls einen Nachteil dieser bekannten Absperrventile dar.

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Ferner ist das Einsetzen der Absperrelemente des Absperrventils sehr schwierig, denn die einzelnen Teile müssen •innerhalb sehr genauer Toleranzen exakt ausgeführt und eingestellt sein, damit die eingebauten Teile dem gegenseitigen Abstand der ihnen als Auflageflächen dienenden Rückseiten genau entsprechen. Abgesehen von den bei der Montage und dem Einsetzen der einzelnen Elemente auftretenden Schwierigkeiten ergeben sich daraus eine sehr ungewisse Austauschbarkeit dieser Elemente, die Unmöglichkeit einer Nachstellung nach der Montage und die Unmöglichkeit, dadurch einen Verschleiß der Dichtungen auszugleichen.

Ferner hängen der Dichtungsgrad und die Betriebsbedingungen eng mit dem in der Eingangsleitung herrschenden Druck zusammen. Ein bestimmtes Absperrventil, das unter einem bestimmten Brück einwandfrei arbeitet, arbeitet bei einem Druck, der höhet¹ oder niedriger als dieser begrenzte optimale Druck ist, unter-sehr ungünstigen Beüagungetu

Dadurch, daS die Abspepj?elemente bezüglich der AuflagefIfichin eine genaue Stellung einnehmen müssen, hängen die Arbeitsweise nnd der Dichtungsgrad von einer zeitlieh absolut konstanten Stellung dieser Auflageflächen ab· Deren Stellung kann sich jjedoch in der Praxis in Abhangiglceit von Spannungen in den mit den Absperrventil ausgerüsteten Leistungen ändern, was zur Verformung der AufIageflachen führen kann."

Ziel der Erfindung ißt es, diese Nachteile zu vermeiden und ein insbesondere mit einem kugelförmigen Küken ver-

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sehenes Absperrventil zu schaffen, das einwandfrei abgedichtet ist und zum Zweck der Wartung oder Nachstellung leicht abgenommen und wieder angebracht werden kann und bei dem ein frühzeitiger Verschleiß der Dichtungen und starke Reibungen zwischen Küken und Dichtung vermieden sind.

Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das Absperrventil mindestens ein Dichtungsorgan besitzt,das an das rotierende Küken durch elastische Organe angedrückt wird, die an einer den mittleren Ventilkörper bildenden Buchse befestigt sind und von den hinteren, von angebrachten Elementen gebildeten Abstützflächen unabhängig sind.

Die elastischen Organe, die auf die Dichtungsorgane einwirken, sind vorzugsweise mit Einrichtungen versehen, die eine Einstellung des von diesen Dichtungsorganen auf das Küken ausgeübten Druckes gestatten.

Vorzugsweise besitzt das Absperrventil zwei Dichtungs organe, von denen das eine auf der Eingangsseite und das andere auf der Ausgangsseite angeordnet ist und die ständig durch elastische Halteorfane gegen das Küken angedrückt sind.

Auf diese Weise werden die Dichtungsorgane nicht wie bei den bisher bekannten Absperrventilen zwischen Küken und Ventilkörper zusammengepreßt, sondern bilden eine schwimmende Einheit, die durch die ihr beigegebenen Elemente und elastischen Organe gehalten wird, dank deren die Dichtungseinheit bei noch so geringen Bewegungen des Kükens, die durch den auf dieses ein-

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wirkenden statischen Druck des Strömungsmittels verursacht werden, der Stellung des Kükens folgt.

Ferner ist hierbei der Druck, mit dem die Dichtungsorgane an den Körper des Kükens angedrückt werden,von dem auf der Eingangsseite in der Leitung herrschenden statischen Druck unabhängig. Das Absperrventil arbeitet somit unter konstanten Betriebsbedingungen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß das Absperrventil einen eine selbständige Zelle darstellenden Körper besitzt, der aus einer zur Aufnahme der Betätigungsorgane, der Absperrorgane und der Dichtungsorgane ausgebildeten Buchse besteht, die mindestens an einer Seite eine einen Stützring bildende innere ringförmige Erhebung aufweist; dieser Stützring dient als Halter für einen mit einer ringförmigen Dichtung versehenen Sitz. Dieser Sitz ist mit diesem Stützring über elastische Organe verbunden, die den Sitz unter Spannung setzen, wodurch dieser in geschlossener Stellung des Absperrventils gegen das Absperrorgan angedrückt wir'i.

Das erfindurpsgemt'ße Absperrventil besitzt vorzugsweise auf jeder Seite des Absperrorgans einen Stützring und einen Sitz, so dnß ein zv/eifacher Verschluß und eine zweifache Dichtunf bewirkt wird.

D*r Sitz ljftgt vorzugsweise auf einer ringförmigen Stützplatte auf, die ihrerseits durch elastische Einrichtungen on dem Stützring abnehmbar angebracht ist.

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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß im Inneren des Ventilkörpers zwischen den Stützringen der Dichtungssitze Zwischenstücke vorgesehen sind,die die Lagerelemente des Kükens tragen.

Das erfindungsgemäße Absperrventil besitzt gegenüber ähnlichen bekannten Vorrichtungen beträchtliche Vorteile.

Die an dem Tragring angebrachten Organe zum Befestigen und Andrücken der Di chtung können auf diese V/eise leicht montiert werden und sind schnell zugänglich.Dies gestattet eine rasche Montage und vereinfacht die Wartung,;ferner gestattet dies eine Nachstellung oder die Durchführung von Reparaturen an Ort und Stelle auf sehr schnelle und einfache V/eise.

Das erfindungsgemäße Absperrventil stellt eine selbständige Einheit dar, die mithilfe einfacher, an ihren Enden durch Schrauben oder andere Einrichtungen angebrachter Verbindungsflansche zwischen zwei Leitunrselemente eingesetzt werden karr.

Das Absperrventil kann somit schnell montiert und zum Zweck der Wartung abgenommen werden, wobei die Organe zur Einstellung der Dichtungen und die Dichtungen selbst an dem offenen Ende der den Ventilkörper bildenden Buchse sofort zugänglich sind.

Ferner ist es möglich, zum Zweck der Nachstellung oder Wartung die Ausgangsseite des Ventils zu trennen, ohne dabei die Eingangsseite r.n unterbrechen, so daß das Ab-

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sperrventil weiterhin den Verschluß der unter Druck bleibendenEingangsleitung gewährleisten kann.

Dadurch,'daß die ringförmige Dichtung unter Spannung steht, wird selbst bei geringem Druck eine einwandfreie Abdichtung erreicht, wobei gleichzeitig die auf den Sitz einwirkende Druckdifferenz zur Erhöhung der Abdichtung genutzt wird. Dieser Druck kann jedoch nicht wie bei den bisher bekannten Absperrventilen zu einem vorzeitigen Verschleiß der Dichtung führen. Der auf das Absperrorgan, beispielsweise das kugelförmige Küken, ausgeübte Druck wirkt nämlich nicht auf den entgegengesetzten Sitz als übermäßige Schubkraft ein, da dieser ebenfalls gegen das Küken unter Spannung angedrückt ist und somit bei einer Verschiebung des Kükens ela-,stisch zurückweichen kann. Die axiale Verschiebung des Kükens ist durch das Spiel der Lagerelemente, beispielsweise Druckkugellager, beschränkt. Beim öffnen des Ventils wirkt der statische Druck der Flüssigkeit somit auf die Lagerelemente des Kükens, beispielsweise das Druckkugel- oder -nadellager, und nicht aiif die Dichtungen ein, wodurch vermieden wird, daß diese zur Überwindung der Reibungskräfte eine übermäßige Kraft ausüben müssen und daß sie frühzeitig verschleißen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele,die auf der beiliegenden Zeichnung dargestellt sind. Auf der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Absperrventils.

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Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform.

Fig. 3 bis 6 Darstellungen verschiedener Ausführungsformen der zur Befestigung der Dichtungen an dem Stütz ring dienenden Einrichtungen.

Fig. 1 zeigt ein erfirtdungsgemäßes Absperrventil in geschlossener Stellung. Dieses Absperrventil besitzt einen aus einem zentralen rohrförmigen Teil bestehenden Körper, an dessen Enden zwei zueinander koaxiale und denselben Durchmesser aufweisende Stützringe 2 und 3 angeschweißt sind. An dem Körper sind mittels Schrauben 6 zwei Flansche 4 und 5 angeschraubt, die zum Anschließen von Rohrleitungen dienen. Im Inneren dieses Körpers ist eirnor dem Anschweißen eines der beiden Stützringe 2 und 3 eingesetztes kugelförmiges Küken 7 vorgesehen, in dem ein zylindrischer Kanal 8 ausgespart ist. Dieser zylindrische Kanal besitzt denselben Durchmesser wie die Leitungen, mit denen er in geöffneter Stellung des Absperrventils fluchtet. Das Küken besitzt zwei in einer gemeinsamen, zu dem Kanal 8 senkrechten Achse liegende Zapfen 9 und 1o, die in zwei mit Nadellagern versehenen Buchsen 11 und 12 sitzen. Diese Buchsen durchqueren zwei in dem Körper vorgesehene zylindrische Bohrungen und werden in senkrechter Richtung durch einen Flansch 13 und einen Deckel 14, die beide an dem Körper durch Gewindestifte 15 befestigt sind, positioniert und gehalten. Durch denFlansch 13 tritt eine Stange 16 hindurch, an deren oberem Ende ein zu ihrer Betätigung dienender vierkantiger Abschnitt 16a vorgesehen ist; das andere Ende 16b dieser Stange ist abgeflacht und greift zur

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festen Verbindung mit dem Küken in eine entsprechend ausgebildete, in dem Zapfen 9 vorgesehene Nut ein.

In den Bohrungen der Stützringe 2 und 3 sind Sitze 17j 18 verschiebbar eingesetzt, wobei die Abdichtung durch an deren Außenseiten vorgesehene, runde Dichtungen 19» 2o gewährleistet wird. An der an dem Küken anliegenden Innenseite dieser Sitze 17 und 18 sind Nuten vorgesehen, in denen aus Kunststoff oder Grafit gewisser Härte bestehende ringförmige Dichtungen 17a und 18a sitzen. Diese Dichtungen sind in Obereinstimmung mit dem Küken bearbeitet und positioniert und liegen an diesem mit einem gewissen Druck an, der durch Einwirkung federnder Organe auf die Rückseite jedes Sitzes erzeugt wird. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bestehen diese federnden Organe aus einem einen L-förmigen Querschnitt aufweisenden Ring 21, an dessen größerer Rückseite ein Kranz von Federn 22 vorgesehen ist, die durch Schrauben 23 an dieser Rückseite komprimiert werden. Diese Schrauben durchqueren diesen Ring 21 und sind in der Außenseite der zur Aufnahme der Sitze dienenden ringförmigen Vorsprünge in mit Gewinde versehene Sacklöcher eingeschraubt.

Die Arbeitsweise dieses Absperrventils ist äußerst einfach. Nach einer Drehung des Kükens um 90° aus der auf Fig. 1 dargestellten Stellung heraus mithilfe eines die Stange 16 betätigenden Schlüssels kommt der Kanal 8 mit der Rohrleitung in Flucht. Durch eine Drehung von ebenfalls 90° gelangt das Küken wieder in Verschlußstellung. Die Dichtigkeit dieses Verschlusses kann durch BetHtipung der Schrauben 23 verstärkt oder nachgestellt werden.

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-Ιο-Fig. 2 zeigt eine andere Aus führungs form eines erfindungs gemäßen Absperrventils. Der Körper dieses Absperrventils besteht aus einem starken zylindrischen Mantel 24, in dessen Inneren zwei Stützringe 25 und 26 angeschweißt sind, die zueinander symmetrisch zu beiden Seiten eines zentralen, vor dem Anschweißen eines der Stützringe 25 oder 26 eingesetzten kugelförmigen Kükens angeordnet sind. Im unteren Teil des Körpers ist ein quaderförmiges Zwischenstück 28 vorgesehen, dessen Enden an den Innenseiten der Stützringe 25 und 26 anliegen und das zur Aufnahme einer Buchse 29 dient, in welcher das Küken gelagert ist. Die Höheneinstellung des Kükens wird über einen Bolzen 3o erreicht, der in einer Gewindebohrung; den Körper 24 durchquert und auf den Boden der Buchse 29 einwirkt. Die obere Lagerbuchse 31 des Kükens ist in den rohrförmigen Körper 32 eingesetzt und verstärkt die öffnung, durch die die Betätigungsstange 33 heraustritt. Diese Betätigungsstange ist auf bekannte Weise mit dem oberen Zapfen des Kükens fest verbunden.

Die Dichtungsorgane dieses Absperrventils bestehen aus einem ringförmigen Sitz 34 mit L-förmigem Querschnitt, der durch einen Zwischenring 35 positioniert und an das zentral angeordnete Küken angedrückt wird. Auf die Rückseite dieses Zwischenrings wird von elastischen Organen ein Druck ausgeübt. Diese bestehen aus einer ringförmigen Platte 36, auf welcher durch Schrauben *8 komprimierte elastische Singe 37 sitzen. Zur Abdichtung der Organe 33 und 3⁷' sind runde Dichtungen 39 und 4o vorgesehen, die so angeordnet sind, daß die durch den Druck

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der elastischen Organe bewirkte Abdichtung der Auflageflächen durch die Resultierende der Drücke verstärkt wird, die von dem Strömungsmittel auf die entgegengesetzten Seiten der Sitze ausgeübt werden.

Dieses Absperrventil, das somit eine selbständige Dichtungsseile in Form einer zylindrischen Buchse darstellt, ist mit der Eingangsleitung durch einen aus miteinander verschweißten Teilen bestehenden Flansch W und mit der Ausgangsleitung über ein mit zwei Flanschen 42a und42b versehenes Teil verbunden. Dieses Teil erleichtert die Montage des Absperrventils und gestattet bei Betrieb die Nachstellung oder den Austausch der an der Ausgangsseite befindlichen Dichtungselemente ohne Abnahejm der Vorrichtung selbst, wobei die Eingangsleitung unter Last bleiben kann.

In dem Flansch 42a sind verschlossene Gewindebohrungen 45 vorgesehen, die die zur Einstellung der Dichtungsorgane dienenden Schrauben 38 von außen zugänglich machen.

Fig. 3 bis 6 zeigen verschiedene andere Ausführungsformen der Dichtungsorgane.

Bei der auf Fig. 3 dargestellten Ausführungsform wird auf den Sitz 52 von einer mit Federn versehenen Platte 53 über einen aus Kunststoff bestehenden Ring 54-ein Druck ausgeübt. Dieser Ring erhöht die Elastizitiät der AbSperrorgane und dichtet gleichzeitig ab. Die den Druck ausübenden Federn 55 sitzen in an der Platte 53 befestigten Bechern 56. Durch Einsetzen dieser Becher in den Stütr-.ring 57 können die Abmessungen dieser Dichtungsorgane beträchtlich verringert werden.

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Bei der auf Fie. 4- dargestellten Aus führung form wird ein aus elastischem Kunststoff bestehender Sitz 58 durch Einwirkung eines elastischen, gewellten, ringförmigen Teils 59 fiepen das Küken gedruckt. Dieses Teil 59 wird zwischen der Rückseite des Sitzes und der Auflageseite eines an dem Stützring 61 durch Schrauben 62 befestigten Ringes 6o komprimiert.

Bei der auf Fig. 5 dargestellten Ausführungsform gleitet der ringförmige Sitz 6? in einem einen L-förmigen Querschnitt aufweisenden Ring 64, der in der Bohrung des entsprechenden Stützrings 65 durch Schrauben 66 befestigt ist. Diese Anordnung wird durch eine runde Dichtung 67 und eine flache Dichtung 68 abgedichtet. Ein elastisches System, das ähnlich wie das auf Fig.1 dargestellte System ausgebildet ist, drückt den Sitz 63 gegen das Küken.

Fig. 6 zeigt eine gegenüber der auf Fig. 5 dargestellten Ausführungsform abgewandelte Ausführung. Hierbei sind Blattfedern 69 vorgesehen und die Schrauben 7o sind in den Zwischenring 71 eingeschraubt. Dieser Zwischenring wird in dem Stützring 72 an einem Ende durch eine Schulter 72a und am anderen Ende durch einen Seegerring 73 gehalten.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Aueführungsbeispiele beschränkt, sondern läßt verschiedene Abwandlungen der oben beschriebenen Organe und andere Ausführungsformen zu.

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Claims

-13-Patentansprüche

MJ Absperrventil, bestehend aus einer zur Aufnahme eines Kükens ausgebildeten Buchse und einer abnehmbaren, an den Enden der Buchse entnehmbaren Dichtunp-seinrichtung, die mit elastischen, einen ringförmigen, abdichtenden Sitz cefen das Küken unter einem einstellbaren Druck andrückenden Organen versehen ist und an einem an der Buchse vorgesehenen oder angebrachten Ring abgestüts*. ist, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Sitz (18j 34,52, 58, 63)'der Dichtungseinrichtung gegen das Küken (7, 27) durch ein abnehmbares, verstellbares Befestigungsorgan (21, 36, 53» 60) angedrückt ist und an einer Außenfläche des an der Buchse (1, 24) befestigten Stützrings (2, 3, 25, 57, 61, 65, 72) abgestützt ist.
2. Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verstellbare Befestigungsorgan (21, 35| 53, 60) aus einer ringförmigen ßtützplatte besteht, die abnehmbar an der Außenfläche eines an der Buchse (1, 24) befestigten Stützrings (3 3, 25, 57, 61, 65, 72) befestigt ist.
3. Absperrventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet _f daß der ringförmige Sitz (18, 34, 52, 5⁸, 63) r®r:en das Küken (7, 27) durch ein Befestigungsorgan (21, 36, 53, 60) und über elastische, auf den Sitz einen Druck ausübende Elemente (22, 37,55, 59, 66, 69) angedrückt ist.

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4. Absperrventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Sitz (17, 18, 34, 52, 58, 63) in Längsrichtung verschiebbar in die Bohrung der Buchse (1, 24) eingesetzt ist und an seiner Außenfläche sowie an seiner mit dem rotierenden Küken (7» 27) in Berührung stehenden Fläche jeweils mit einer Dichtung (19, 2o, 17^» 18a) versehen ist, und daß jeder Sitz mit einer ringförmigen Stützplatte (21, 36, 53, 66) zusammenwirkt, auf der er aufliegt und die gegen den Stützring (2,

3, 25, 57, 61, 65, 72) durch einen Satz an ihrem Umfang angeordneter Federn (22, 37, 55, 59, 66, 69) gedrückt wird, die an der Rückseite dieser Stützplatte durch Schrauben (23, 38, 62, 66, 7o) zusammengedrückt werden, die diese durchqueren und in in dem Stützring vorgesehene, mit Gewinde versehene Sacklöcher eingeschraubt sind.
5. Absperrventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite ein ringförmiger Sitz (34) mit I-förmigem Querschnitt vorgesehen ist, in desaen Winkel ein Hing (35) aitzt, auf den eine dahinter befindliche Platte (36) drückt, die an einem an der Buchse (24) befeatigten Stützring durch mit biegsamen Scheiben (37) veraehena Sohrauben (38) unter Spannung angebracht ist.
6. Abaperrventil nach einem dar Ansprüche 1,2 und

4, dadurch gekennzeichnet, daß die dan Druck aueübenden Federn (55) in Beohern (56) sitzen, die an der Stutzplatte (53) befestigt sind und in entsprechende, in dem Stützring (57) vorgesehene Aussparungen eingesetzt sind.

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7. Absperrventil nach einem der Ansprüche 1,2 und 4·, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz (58) an der Stützplatte über eine zwischen Sitz und Stützplatte eingesetzte, gekrümmte ringförmige Blattfeder (59) abgestützt" ist.
8. Absperrventil nach einem der Ansprüche 1, 2 und 4-, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (72) mit einem abnehmbar an diesem befestigten Zwischenring (71) versehen ist, der das oder die den Druck ausübenden Organe 7o) der Stützplatte trägt.

9p Absperrventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das die Stützplatte gegen den Stützring andrükkende Organ aus einem Seegerring (73) besteht, der elastisch in "ne in der den Zwischenring (71) aufnehmenden Bohrung vorgesehene Nut eingesetzt wird.

1o. Absperrventil nach Anspruch 1, c. lurch gekennzeichnet, daß es eine selbständige ^reile bildet dj ^j direkt an die lohrleitungselemente anschließbar ist und bei dem die Enden der Buchse Anschlußflansche (4-, 5» 4-2) bilden und Einrichtungen zur Befestigung an den Rohrleitungselementen aufweisen.

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