DE2400539A1

DE2400539A1 - Einrichtung zum absperren einer druckkammer

Info

Publication number: DE2400539A1
Application number: DE2400539A
Authority: DE
Inventors: Jacques David; Guy Gay
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1973-01-11
Filing date: 1974-01-07
Publication date: 1974-07-18
Also published as: CA1024312A; US3869241A; NL7400333A; FR2214359A5; LU69130A1; GB1416370A; BE809285A; IT1004696B

Description

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Dr.-lng. Γ.. !/: . ..: Γ 7. Jr₁ • München 22, Steinadorretfc 1·

410-21.991P 7. 1. 1974

COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE, Paris (Frankreich)

Einrichtung zum Absperren einer Druckkammer

Die Erfindung betrifft Einrichtungen zum schnellen Absperren von Druckkammern und Behälter mit solchen Einrichtungen, insbesondere zum gleichmäßig starken Zusammenpressen backender Pulver, wie sie z.B. bei der Herstellung der Keramikkörper für Zündkerzen für Kraftwagen oder auch für Zwecke der Chemie in Hochdruckreaktoren üblich sind.

Bekannt sind Einrichtungen zum schnellen Absperren einer Druckkammer mit Absperrvorrichtungen, die an einem ersten Ende der Druck-

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kammer angeordnet sind, mit einem Druckverstärker, der an das andere Ende der Druckkammer angeschlossen ist, und mit Vorrichtungen, welche dazu dienen, die Absperrvorrichtungen und den Druckverstärker unter Druck zu setzen.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Absperr einrichtung zu schaffen, die viel schneller als die bekannten Einrichtungen absperrt, und diese an einer Druckkammer anzuwenden. Eine andere Aufgabe ist, eine Absperreinrichtung zu schaffen, die an einer selbsttätigen Maschine industrieller Art angewendet und deren zum Unter-Druck-Setzen dienende Einrichtung geregelt werden kann.

Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß eine Absperreinrichtung vorgeschlagen, die sich dadurch auszeichnet, daß sie enthält:

a) eine Vorrichtung zum schnellen Absperren, bestehend aus einer druckzylinder-betätigten Absperrvorrichtung, die zwischen den beiden Schenkeln eines an der Druckkammer befestigten U-förmigen Halters eingefügt ist,

b) einen Sitzring, der auf das erste Ende der Druckkammer aufgepreßt wird durch einen Druckzylinder mit Druckkolben, der von den zum Unter-Druck-Setzen dienenden Mitteln beaufschlagt wird,

c) eine axiale Laterne, die im Boden des zweiten Endes der Druckkammer angeordnet und mit dem Druckverstärker verbunden ist, der von den zum Unter-Druck-Setzen dienenden Mitteln beaufschlagt wird.

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Dank diesem sehr wichtigen Merkmal ist der Druckzylinder lösbar zwischen den Schenkeln des U-förmigen Halters befestigt, wodurch seine Instandhaltung erleichtert und im Betrieb die Dichtheit seiner Verbindung mit der Druckkammer durch die zum Unter-Druck-. Setzen des Druckzylinders, dienenden Mittel verbürgt wird.

Eine besonders interessante .Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Druckzylinder mit Druckkolben ein zylindrisches Verschlußstück mit einem geschliffenen Boden, der mit der Druckkammer verbunden ist, und einen verstellbaren Pfropfen aufweist, der die Dichtheit der Druckkammer von Anbeginn an sichert und gegenüber dem Boden angeordnet und mit einem Kanal versehen ist^ welcher mit einem Kanal verbunden ist, der in dem anliegenden Schenkel des U-förmigen Halters angeordnet ist.

Sie kann weiterhin so ausgebildet sein, daß die druckzylinderbetätigte Absperrvorrichtung ein drehbares kugelförmiges Küken aufweist, welches in dem zylindrischen Verschlußstück zwischen einem doppeltwirkenden Kolben, der auch in dem verstellbaren Pfropfen gleitet, und dem Sitzring, der im geschliffenen Boden angeordnet ist, eingeschlossen ist.

Diese kann ferner dahin ausgestaltet sein, daß das Küken durch eine Welle gedreht wird, die leckdicht durch die Wand des zylindrischen Verschlußstückes hindurchgeführt und von außen her zugänglich ist.

Das Anpressen des Pfropfens ermöglicht, von Anbeginn an völlige

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Dichtheit der Organe der an die Druckkammer angedrückten druckzylinder-betätigten Absperrvorrichtung zu erreichen. Diese vorherige Einstellung des Druckzylinders betrifft nicht das kugelige Küken; dieses behält seine freie Drehbarkeit auf dem Sitzring, solange nicht die Druckflüssigkeit auf den Kolben gegeben wird. So wird Verschleiß des Sitzringes vermieden.

Ein interessantes Merkmal der Erfindung kann darin bestehen, daß der verstellbare Pfropfen und eine Stirnfläche des Kolbens eine zum Schließen der Absperrvorrichtung dienende Druckkammer umgrenzen, welche direkt mit einer Druckflüssigkeitsleitung so verbunden ist, daß die Druckflüssigkeit das Küken auf den Sitzring drückt. Dadurch wird die Druckkammer hermetisch abgesperrt.

Ein anderes Merkmal kann darin bestehen, daß der Boden des zylindrischen Verschlußstückes und eine andere Stirnfläche des Kolbens eine zum Öffnen der Absperrvorrichtung dienende Druckkammer umgrenzen, welche direkt mit einer anderen Druckflüssigkeitsleitung so verbunden ist, daß die Druckflüssigkeit die Absperrvorrichtung vom Sitzrmg abhebt. Die Zufuhr an Flüssigkeit oder Gas in die zum Öffnen dienende Druckkammer bewirkt, daß das kugelige Küken emporgehoben und vom Sitzring abgehoben wird, um in seine Offen-Stellung gebracht zu werden, die am Ende der Betätigung die Druckkammer mit der Außenluft in Verbindung bringt.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung kann darin bestehen,

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daß der Druckverstärker abnehmbar ist und zwei gleichachsig hintereinander angeordnete Zylinder, nämlich einen mit der Druckkammer verbundenen Hochdruckzylinder und einen an die Mittel zum Unter-Druck-Setzen angeschlossenen Niederdruckzylinder', sowie einen Kolben mit zwei Stufen, .deren Durchmesser den Zylinderdurchmessern entsprechen, aufweist.

Ein weiteres Merkmal kann darin bestehen, daß der Druckverstärker einen verstellbaren Bodendeckel aufweist, welcher den Niederdruckzylinder abschließt und die Dichtheit dieses Zylinders bewirkt. Das Verhältnis zwischen den Durchmessern der Zylinder ermöglicht, den anfänglichen auf die Niederkolben gegebenen Druck zu vervielfachen.

Ein weiteres Merkmal kann sein, daß die Mittel zum Unter-Druck-Setzen Druckflüssigkeitsleitungen und einen Druckregler enthalten, der in der Leitung des Niederdruckzylinders eingeschaltet ist.

Und schließlich kann ein Merkmal darin bestehen, daß der Druckregler den Flüssigkeitsdruck im Niederdruckzylinder auf einem eingestellten Wert hält.

In der - einzigen - Abbildung ist schematisch eine Ausführungsform der Erfindung als ein Beispiel dargestellt.

Darin bezeichnet die Bezugsziffer 1 eine Druckkammer, in die ein (nicht gezeichneter) unter Druck zu behandelnder Körper einge- ·

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bracht wird. An den Enden 5 bzw. 6 der Druckkammer sind eine druckzylinder-betätigte Absperrvorrichtung 2 und ein Druckverstärker 3 angeordnet. Die Wände 4 der Druckkammer sind dick genug, mit Sicherheit den Arbeitsdrücken standzuhalten. Die Enden 5 und 6 der Kammer sind bearbeitet, damit sie vollkommen dicht an der druckzylinder-betätigten Absperrvorrichtung 2 und am Druckverstärker 3 anliegen.

Die druckzylinder-betätigte Absperrvorrichtung 2 ist als ein abnehmbares Ganzes zwischen den zwei Schenkeln 7a, 7 b eines an der Druckkammer 1 befestigten U-förmigen Halters 8 eingesetzt. Die Dichtheit zwischen der Druckkammer 1 und der druckzylinder— betätigten Absperrvorrichtung 2 wird durch die weiter unten beschriebenen eigenen Organe des Druckzylinders und durch eine, auf diese Organe angewendete Druckflüssigkeit bewirkt.

Der eigentliche Druckzylinder enthält ein zylindrisches Verschlußstück 9, in dem folgende Teile in folgender Ordnung angeordnet sind: ein Sitzring 10 in Form einer halbkugeligen Kugel, ein kugeliges drehbares Küken 11, ein Dichtungsring 12, ein doppelt wirken-, der Kolben 13, der in einem Pfropfen 14 gleitet, welcher mit einer Mutter 15 versehen ist. Die Dichtheit zwischen diesen einzelnen Organen wird durch Dichtungsringe, und zwar durch den Ring 16 für den Kolben 13 und den Ring 16 a für den Kolbenansatz 13 a sowie den Dichtungsring 14 a für den Pfropfen 14 bewirkt. Der Dichtungsring 12 sorgt für die innere Abdichtung zwischen dem Küken 11 und dem Kolben 13.

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Die Drehung des kugeligen Kükens 11 wird durch eine Welle 18 bewirkt, die leckdicht durch die Wand des zylindrischen VerscWußstückes 9 hindurchgeführt ist und von außen her entweder von Hand mittels eines Handgriffes 19 oder sonstigen Mittels oder durch eine Hilfsantriebsvorrichtung -' diese gehört nicht zur Erfindung - betätigt wird.

Der Pfropfen 14, der doppeltwirkende Kolben 13, der Dichtungsring 12, das Küken 11 und der Sitzring 10 sowie der geschliffene Boden 45 des Verschlußstückes 9 bilden Durchlässe, die hier mit Bezugsziffern, und zwar in der Reihenfolge 20 - 23, bezeichnet werden. Im Schenkel 7 b des U-förmigen Halters 8 ist ein Durchlaß 24 von gleichem Querschnitt wie demjenigen des Durchlasses 20 des Pfropfens 14, mit diesem fluchtend, angeordnet. In offener Stellung des Kükens 11 (dies ist die gezeichnete Stellung) ist die Druckkammer 1 mit der äußeren Umgebung (Außenluftdruck) ständig verbunden.

In der druckzylinder-betätigten Absperrvorrichtung 2 umgrenzen an ihrem einen Ende der Pfropfen 14 und eine Stirnfläche 13 b des Kolbens 13 eine Druckkammer 25, die zum Schließen der Absperrvorrichtung dient ι am anderen Ende der Absperrvorrichtung umgrenzen die andere Stirnfläche 13 c des Kolbens 13 und der Boden des zylindrischen Verschlußstückes 9 eine Druckkammer 26, die zum Öffnen der Absperrvorrichtung dient. Die Schließ-Druckkammer 25 ist mit einer Druckflüssigkeitsleitung 28 durch Kanäle 29, 30 verbunden, deren einer im Schenkel 7 b des U-förm igen Halters und deren anderer im Pfropfen 14 angeordnet ist; diese Kanäle sind beim Zusam-

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menbau der Absperrvorrichtung 2 in fluchtender Verbindung miteinander angeordnet worden. Die zum Öffnen dienende Druckkammer 26 ist mit einer anderen Druckflüssigkeitsleitung 27 durch Kanäle 31, 32 verbunden, deren einer im Boden des Verschlußstückes 9 und deren anderer im ersten Ende 5 der Druckkammer angeordnet ist; auch diese Kanäle 31, 32 sind ebenso wie die vorher erwähnten Kanäle 29, 30 beim Zusammenbau der Absperrvorrichtung 2 und mit Hilfe an sich bekannter Rasteinrichtungen (diese sind nicht gezeichnet) in fluchtende Verbindung miteinander gebracht worden.

Der Druckverstärker 3, der am zweiten Ende 6 der Druckkammer 1 angeordnet ist, enthält zwei koaxial hintereinander angeordnete Zylinder 35, 36, nämlich einen Hochdruck- und einen Niederdruckzylinder, in denen ein Stufenkolben 37 gleitet, dessen Durchmesser den Durchmessern der Zylinder entspricht.

Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel ist der Hochdruckzylinder 36 im Ende 6 der Druckkammer 1 angeordnet und mit dieser durch eine Öffnung 50 verbunden. Der Niederdruckzylinder 35 ist abnehmbar eingerichtet und zwischen den Flanschen 38, 38 a einer am anderen Ende 6 befestigten Laterne 39 eingespannt.

Der Niederdruckzylinder 35 ist über Kanäle 40 und 41 mit einer Druckflüssigkeitsleitung 28 a verbunden, die einen Druckregler 42 von einstellbarem Ansprechwert enthält, dessen Aufgabe weiter unten erläutert wird.

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Die Druckflüssigkeitsleitungen 28 und 28 a sind zusammen an eine Haupt-Druckflüssigkeitsleitung 43 angeschlossen. Die Druckflüssigkeitsleitung 27 ist gesondert an diese Haupt-Druckflüssigkeitsleitung angeschlossen (dieser Anschluß ist nicht gezeichnet). Der Zylinder 35 ist an seiner Unterseite durch einen mit Gewinde versehenen Deckel 47 abgeschlossen, auf den eine Mutter 48 geschraubt ist.

Die Druckflüssigkeits-Quelle und die Einrichtungen zur Steuerung der Druckflüssigkeitsleitung gehören nicht zur Erfindung.

Bevor nun die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Absperrvorrichtung beschrieben wird, sei bemerkt, daß die druckzylinderbetätigte Absperrvorrichtung 2 um guter Instandhaltung willen austauschbar ist, und zwar dank ihrer, lösbaren Befestigung zwischen den Schenkeln 7 a, 7b des U-formigen Halters 8. Ferner wird eine von Anbeginn leckdichte Befestigung der Absperrvorrichtung auf der Druckkammer 1 durch Andrücken des Pfropfens 14 an den Schenkel 7 b mittels der auf ein Außengewinde dieses Pfropfens aufgeschraubten Mutter 15 bewirkt. Dadurch wird der geschliffene Boden 45 kräftig an die Stirnfläche 46 des ersten Endes 5 angedrückt. Genau in diesem Augenblick werden die Kanäle 29 und 30 bzw. 31 und 32 fluchtend aneinandergelegt, so daß sie stetig ineinander übergehen, und die von Anbeginn leckfreie Abdichtung der Absperrvorrichtung 2 an der Druckkammer 1 ist erreicht. Wie ferner ersichtlich, ist das Küken 11 frei zwischen dem Kolben 13 und dem Sitzring 10 beweglich, so daß dieser nicht etwa durch die Drehung des Kükens 11 be-

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schädigt werden kann. Ferner wird im Druckverstärker 3 eine von Beginn an leckfreie Dichtung durch Andrücken des Deckels 47 an den Flansch 38 a der Laterne 39 mittels der Mutter 48 erreicht-

Die Wirkungsweise der oben beschriebenen Absperrvorrichtung ist wie folgt:

1. Das zu behandelnde (nicht gezeichnete) Werkstück wird in die Druckkammer 1 eingeführt;

2. das kugelige Küken 11 wird in die gegen den Außenluftdruck abgesperrte Stellung gedreht;

3. der Druck ρ der Druckflüssigkeitsleitung 28 wird durch die Kanäle 29 und 30 in die zum Schließen der Absperrvorrichtung dienende Druckkammer 25 gegeben, so daß der Druck ρ auf den Kolben 13 wirkt und dieser eine Aripreßkraft auf das kugelige Küken 11 und dadurch auch auf den Sitzring 10 ausübt,*

4. wenn das Küken 11 auf den Sitzring 10 gepreßt ist, wird der Durchlaß der Druckflüssigkeit Null, und der Druck ρ dieser Druckflüssigkeit steigt bis zu demjenigen Wert an, auf den der Druckregler 42 eingestellt ist, und dieser Druckregler öffnet ein inneres (nicht gezeichnetes) Ventil, welches die Druckflüssigkeit vom Druck ρ in die Leitung 28 a zum Druckverstärker 3 gibt;

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5. der Druck ρ gelangt unter den Kolben 37 a des Niederdruckzylinders 35, und infolge des Verhältnisses der Durchmesser der beiden Zylinder 35 und 36 verstärkt der Hochdruckkolben 37 b den Druck ρ auf einen höheren Druck ρ in der

X ο

Druckkammer 1.

In diesem Druckzustand bleibt die Kammer 1 dicht, da die auf

den Sitzring 10 wirkende Anpreßkraft größer als die vom Druck ρ

auf das Küken 11 wirkende Kraft, die das Küken abheben möchte, ist. Es ist nämlich das Produkt F aus dem Druck ρ und der Oberfläche S des Kolbens 13 so berechnet, daß es größer bleibt als das Produkt F aus dem Druck ρ und der im A bhebe-Sinn wirkenden Flä-

Χ. ο

ehe S am Küken (diese ist gleich dem Querschnitt des Kanals im Sifzring 10), so daß das Verhältnis zwischen der Schließkraft und der Abhebekraft im Verhältnis F : F bleibt.

Wenn der Druck ρ den eingestellten Wert erreicht, hält ein auf den Druckregler 42 wirkendes Drucksignal den Druckflüssigkeitsstrom in der Druckflüssigkeitsleitung 28 a an, so daß der Druck ρ über die gewollte Zeit hinweg aufrechterhalten bleibt.

Wenn die Zeit, während der der Druck ρ ausgeübt werden soll, beendet ist. dann wird die Haupt-Druckflüssigkeitsleitung 43 durch ein (nicht gezeichnetes) Ventil zu einem Ablauf geöffnet, so daß allmählich der Druck ρ ' und parallel dazu der Druck ρ ' auf Null sinkt. Gleichzeitig wird die in der Druckkammer 1 befindliche Flüssigkeitsmenge entspannt und der Kolben 37 des Druckverstärkers 3 in seine Ausgangsstellung zurückgeführt.

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Wenn der Druck ρ Null ist, dann ist die Anpreßkraft F noch nicht ganz zu Null geworden, und zwar wegen der molekularen Adhäsionskraft zwischen dem Küken 11 und dem Sitzring 10. Damit diese Restkraft verschwindet, wird eine Flüssigkeitsmenge vom Druck ρ durch die Kanäle 29, 31, 32 in die zum Öffnen dienende Druckkammer 26 gegeben, so daß der Kolben 13 angehoben und der Sitzring 10 von jeder Belastung frei wird.

In diesem Augenblick kann das Küken 11 mittels der Welle 18 in seine Offen-Stellung (das ist die gezeichnete Stellung) gedreht werden, und der Raum der Druckkammer 1 wird auf den Außenluftdruck gesenkt. Mit dem Herausnehmen des in der Druckkammer befindlichen Werkstückes ist der Wirkungskreislauf der erfindungsganäßen Einrichtung beendet.

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Claims

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Patentansprüche

Ij Einrichtung zum schnellen Absperren und Unter-Druck-Setzen einer Druckkammer, welche eine Absperrvorrichtung, die an einem ersten Ende der Druckkammer befestigt ist, ferner einen Druckverstärker, der mit dem anderen Ende der Druckkammer verbunden ist, und Mittel, diese Absperrvorrichtung und diesen Druckverstärker unter Druck zu setzen, aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß sie enthält:

a) eine Vorrichtung zum schnellen Absperren, bestehend aus einer druckzylinder «betätigten Absperrvorrichtung (20), die zwischen den beiden Schenkeln (7a, 7b) eines an der Druckkammer (l) befestigten U=förmigen Halters (8) eingefügt ist,

b) einen Sitzring (1O), der auf das erste Ende (5) der Druckkammer (l) aufgepreßt wird durch einen Druckzylinder (9) mit Druckkolben (13), der von den zum Unter-Druck-Setzen dienenden Mitteln beaufschlagt wird,

c) eine axiale Laterne (39), die im Boden des zweiten Endes (6) der Druckkammer (l) angeordnet und mit dem Druckverstärker (3) verbunden ist, der von den zum Unter-Druck-Setzen dienenden Mitteln beaufschlagt wird.

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2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckzylinder (9) mit Druckkolben (13) ein zylindrisches Verschlußstück (9) mit einem geschliffenen Boden (45), der mit der Druckkam mer (1) verbunden ist, und einen verstellbaren Pfropfen (14 ) aufweist, der die Dichtheit der Druckkammer (l) von Anbeginn an sichert und gegenüber dem Boden (45) angeordnet und mit einem Ka nal (31) versehen ist, welcher mit einem Kanal (32) verbunden ist, der in dem anliegenden Schenkel (7a) des U-förmigeh Halters (8) angeordnet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die druckzylinder-betätigte Absperrvorrichtung (2) ein drehbares kugelförmiges Küken (ll) aufweist, welches in dem zylindrischen Verschlußstück (9) zwischen einem doppeltwirkenden Kolben (13), der auch in dem verstellbaren Pfropfen (li) gleitet, und dem Sitzring (lO), der im geschliffenen Boden (45) angeordnet ist, eingeschlossen ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Küken (11) durch eine Welle (18) gedreht wird, die leckdicht durch die Wand des zylindrischen Verschlußstückes (9) hindurchgeführt und von außen her zugänglich ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der verstellbare Pfropfen (14) und eine Stirnfläche (13 b) des Kolbens (13) eine zum Schließen der Absperrvorrichtung

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dienende Druckkammer (25) umgrenzen, welche direkt mit einer Druckflüssigkeitsleitung (28) so verbunden ist, daß die Druckflüssigkeit das Küken (ll) auf den Sitzring (lO) drückt. .
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (45) des zylindrischen Verschlußstückes (9) und eine andere Stirnfläche (13c) des Kolbens (13) eine zum Öffnen der Absperrvorrichtung dienende Druckkammer (26) umgrenzen, welche direkt mit einer anderen Druckflüssigkeitsleitung (27) so verbunden ist, daß die Druckflüssigkeit die Absperrvorrichtung (2) vom Sitzring (10) abhebt.
7 . Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckverstärker (3) abnehmbar ist und zwei gleichachsig hintereinander angeordnete Zylinder (35. 36), nämlich einen mit der Druckkammer (l) verbundenen Hochdruckzylirider (36) und einen an die Mittel zum Unter-Druck-Setzen angeschlossenen Niederdruckzylinder (35), sowie einen Kolben (37) mit zwei Stufen (37a, 37b), deren Durchmesser den Zylinderdurchmessern entsprechen, aufweist.
8, Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch: gekennzeichnet, daß der Druckverstärker (3.) einen verstellbaren Bodendeckel (47) aufweist^ welcher den Niederdruckzylinder (35) abschließt und die Dichtheit dieses- Zylinders bewirkt.

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9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Unter-Druck-Setzen Druckflüssigkeitsleitungen (27,
28, 28 a, 43) und einen Druckregler (42) enthalten, der in der Leitung (28a) des Niederdruckzylinders (35) eingeschaltet ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckregler (42) den Flüssigkeitsdruck im Niederdruck zylinder (35) auf einem eingestellten Wert hält.

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