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DE2400765A1 - Hydraulische steuervorrichtung - Google Patents

Hydraulische steuervorrichtung

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Publication number
DE2400765A1
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DE
Germany
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pressure
slide
control
feed pump
control device
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DE2400765A
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DE2400765C3 (de
DE2400765B2 (de
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Charles Oliver Weisenbach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SPX Technologies Inc
Original Assignee
General Signal Corp
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Publication date
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Publication of DE2400765B2 publication Critical patent/DE2400765B2/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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Description

GENERAL SIGNAL CORPORATION
280 Park Avenue
New York, New' York V.8t.A.
Unser Zeichen: G 15A0
Hydraulische Steuervorrichtung
Die Erfindung betrifft eine auf einen Hydraulikdruck ansprechende Vorrichtung zur Steuerung der Fördermenge und des Drukkes einer verstellbaren Förderpumpe.
Die bekannten auf eine Belastung ansprechenden hydraulischen Systeme verwenden entweder eine Schiebersteuereinrichtung ohne mittleren Durchgang, wie sie z.B. in der älteren US-PS 3 191 382 beschrieben ist, oder eine Schiebersteuereinrichtung mit einem mittleren Durchgang. Die verstellbare Förderpumpe wird im allgemeinen von einer Pumpe mit einem drehbaren Zylinderblock gebildet, die einen Nocken zur Einstellung der Fördermenge der Pumpe aufweist. Ein Grund, diese Vorrichtungen lastabhängig zu steuern, besteht darin, daß der Wärmeverlust in den Zeiten vermieden werden soll, in denen von der Pumpe keine maximale Fördermenge und kein maximaler Förderdruck verlangt werden. Es sind daher verschiedene Vorrichtungen entwickelt wor-
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den, die eine Verbesserung des Wirkungsgrades einer hydraulischen Vorrichtung bewirken und die Förderpumpe derart steuern, daß sie einen Druck abgibt, der nur etwas über dem Druck liegt, den die Last erfordert. Dadurch werden Energie eingespart und Verluste der benötigten Wärme reduziert. Auf eine Belastung ansprechende Vorrichtungen der vorbeschriebenen Art verringern den durch den Wärmeverlust bedingten Energieverlust dadurch, daß die Fördermenge der einstellbaren Förderpumpe in Abhängigkeit von der Belastung geregelt wird, aber es treten weitere Verluste auf, die durch die Flüssigkeitszirkulation bedingt sind, wenn sich die Vorrichtung in ihrer Ruhestellung oder Neutralstellung befindet und die z.B. durch die Zirkulation der Flüssigkeit von einer nicht verstellbaren Ililfsverdrängerpumpe durch ein Steuerdruckausgleichsvtntil und ein Differenzdrucksueuerventil auftreten.
Eine herkömmliche Steuervorrichtung . mit einer Schiebersteuereinrichtung mit einem mittleren Durchgang sorgt für eine ungehinderte Strömung mit niedrigem Druck·, die dazu führt, daß die Pumpe verschleißt und daß bei einer ungehinderten Flüssigkeitsströmung durch die Filter und Wärmetauscher ein beachtlicher Energieverlust hervorgerufen wird.
Die Erfindung ist darauf gerichtet, eine Vorrichtung der vorgenannten Art zu schaffen, welche die Beschränkungen und Nachteile der vorbeschriebenen Systeme nicht aufweist.
Gemäß der Erfindung ist eine auf eine hydraulische Last ansprechende Vorrichtung vorgesehen, die eine verstellbare hydraulische Förderpumpe aufweist sowie eine Schiebersteuereinrichtung mit einem mittleren Durchgang und eine lastabhängig gesteuerte Steuereinrichtung, die einen Steuerzylinder aufweist,
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in dem ein Kolben mit einer Kolbenstange angeordnet ist, welcher zur Betätigung eines Steuernockens der verstellbaren Förderpumpe dient. Zur Steuerung des Ausgangsdruckes der verstellbaren Förderpumpe ist ein erster Steuerkreis vorgesehen, der die Förderpumpe in ihrem unbelasteten Zustand derart steuert,daß dem Steuerzylinder über die Schiebersteuereinrichtung mit dem mittleren Durchgang Flüssigkeit zugeführt wird. Es ist ferner für die verstellbare Förderpumpe ein zweiter Steuerkreis vorgesehen, der dem Steuerzylinder Flüssigkeit über einen Differenzdruckschieber zuführt.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbaispiels anhand der Zeichnung.
In der Zeichnung ist eine auf ein^n Hydraulikdruck ansprechende Vorrichtung dargestellt, die exue verstellbare hydraulische Förderpumpe 10 aufweist, eine Schiebersteuereinrichtung Il mit einem mittleren Durchgang sowie eine auf eine Belastung ansprechende Steuereinrichtung mit einem Steuerzylinder 12, der einen Kolben 13 mit einer Kolbenstange 14 beinhaltet, welche ihrerseits einen Steuernocken 15 der verstellbaren Förderpumpe 10 steuert. Zur Steuerung der verstellbaren Förderpumpe ist ein erster Steuerkreis vorgesehen, der die Druckseite der Förderpumpe 10 über einen mittleren Durchgang mit der Kammer 16 der Schiebersteuereinrichtung 11 mit dem Steuerzylinder 12 verbindet, um den Ausgangsdruck der Pumpe 10 im Ruhezustand zu begrenzen. Es ist ein auf einen Differenzdruck ansprechender Schieber 17 vorgesehen, der den Ausgangsdruck der Förderpumpe mit dem Lastdruck vergleicht und die Flüssigkeit je nach dem entsprechenden Differenzwert dem Steuerzylinder 12 über einen zweiten Steuerkreis zuführt, welcher sich an die Ausgangsseite
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der Förderpumpe 10 anschließt.
Der Flüssigkeitsstrom durch die mittlere Durchgangskammer der Schiebersteuereinrichtung 3 1 teilt sich in zwei Bahnen, von denen eine durch eine Drosselstelle 18 zu einem Vorratsbehälter 19 führt und die andere zu dem Steuerzylinder 12 der Förderpumpe 10, wie dies bereits erwähnt wurde.
Der Zulauf zum Steuerzylinder 12 der Förderpumpe 10 erfolgt über ein druckempfindliches Wechselventil 20, das den Druck entweder von dem ersten oder dem zweiten Steuerkreis zum Steuerzylinder 12 leitet, je nachdem welcher Druck größer ist.
Der auf den Differenzdruck ansprechende Schieber weist einen Zulaufanschluß 21 auf, der.· über ein Druckminderventil 7.2 der Ausgangsdruck der Förderpumpe 10 zugeführt wird. Ferner besitzt der auf den Differenzdruck ansprechende Schieber 17 einen Anschluß 23, der über das Wechselventil 20 mit der Kammer 41 verbunden ist, welche am stirnseitigen Ende des Kolbens 13 im Steuerzylinder 12 angeordnet ist, und der Anschluß 24 des auf den Differenzdruck ansprechenden Schiebers 17 ist mit einer Kammer 44 des SteuerZylinders 12 verbunden, die auf der Kolbenstangenseite des Kolbens 13 angeordnet ist. Ein in dem auf den Differenzdruck ansprechenden Schieber 17 angeordneter Steuerkörper 25 weist im Abstand zueinander angeordnete Steuerflächen 26 und 27 auf, die mit den Anschlüssen 2 3 bzw. 24 zusammenwirken, um wahlweise eine Förderung, eine Entlastung oder ein Überlappen herbeizuführen. Eine Axialbewegung des Steuerkörpers 25 nach rechts wird teilweise von einer Druckfeder 28 bewirkt, und die hydraulische Betätigung des Steuerkörpers 25 wird von einem beidseitig beaufschlagten Kolben 29 erzielt, der im Bereich des rechten Endes des Steuerkörpers 25 an diesem befestigt ist.
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Die Schiebersteuereinrichtung 11 mit dem mittleren Durchgang entspricht einer abgeänderten Ausführung des in der älteren US-PS 3 162 095 beschriebenen Gegenstandes, auf den an dieser Stelle 'Bezug genommen werden soll. Die den mittleren Durchgang freigebende Stellung der Schiebersteuereinrichtung gemäß der US-PS 3 162 095 unterscheidet sich bei dem Gegenstand dar Erfindung dadurch, daß eine Buchse 58 vorgesehen ist, die verhindert, daß die durch die mittlere Durchgangskammer abströmende Flüssigkeit durch eine Ablaufleitung 51 entweicht. Bei dem Gegenstand der Erfindung ist ferner am Ausgang der mittleren Durchgangskammer 16 ein Verteiler 52 vorgesehen, der die ausströmende Flüssigkeit zum Teil durch den Anschluß 39 leitet und zum Teil durch die Drosselstelle 18 zum Vorratsbehälter 19. Es ist ein weiterer Anschluß 59 vorgesehen, der die Ablaufleitung 51 mit dem Vorratsbehälter 19 verbindet. Die Erfindung kann ebenfalls in Verbindung mit einer Schiebersteuereinrichtung mit mittleren parallelen Durchgängen verwendet werden, wie sie z.B. in der US-PS 2 945 351 beschrieben ist.
Weil die Schiebersteuereinrichtung 11 gemäß der Erfindung dem Typ mit parallelgelagerten Steuerelementen angehört, können beide Druckkolben 30 und 31 unabhängig voneinander betätigt werden, um entsprechende Vorrichtungen, wie z.B. doppelt wirkende Kolben, anzutreiben, welche z.B. in der vorgenannten US-PS 3 162 095 beschrieben sind. Beide Druckkolben 30 und 31 müssen sich in ihrer Mittellage befinden, damit der mittlere Durchgang der Schiebersteuereinrichtung 11 freigegeben wird.
Nachdem der grundsätzliche Aufbau der auf eine Last anspre-
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chenden Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben worden ist, soll die Vorrichtung ferner anhand typischer Betriebszustände beschrieben werden.
Um solche typischen Betriebszustände der auf eine Last ansprechenden Vorrichtung zu betrachten, soll angenommen werden, daß die Vorrichtung zur Steuerung eines oder mehrerer doppelt wirkender hydraulischer Einrichtungen eingesetzt ist und daß die in der Schiebersteuereinrichtung 11 angeordneten Druckkolben 30 und 31 entsprechend zur Steuerung dieser Einrichtungen (die in der Zeichnung nicht dargestellt sind) dienen. Eine von dem Druckkolben 30 gesteuerte Einrichtung wäre über die Anschlüsse 32 und 33 und eine von dem Druckkolben 31 gesteuerte Einrichtung über die Anschlüsse 34 und mit dem Drucksystem verbunden.
Betrachtet man zunächst den Ruhezustand der Einrichtung, dann wird angenommen, daß sich die Schiebersteuereinrichtung 11 mit dem mittleren Durchgang in ihrer mittleren dargestellten Lage befindet und daß eine nicht dargestellte Antriebsmaschine, die zum Antrieb für die Förderpumpe 10 vorgesehen ist, inganggesetzt wird. Der Kolben 13 der Förderpumpe 10 wird mittels einer schwachen Feder 36 nach links gedrückt, so daß sich die Förderpumpe 10 am Hubende befindet, wenn die Drehung des Zylinderblockes der Pumpe 10 beginnt. Die Pumpe 10 erzeugt über die Leitung 37 am Zulaufanschluß 38 der Schiebersteuereinrichtung 11 einen Druck. Eine begrenzte Flüssigkeitsmenge strömt von der Pumpe 10 durch den freien Durchgang der Schiebersteuereinrichtung 11 und durch die Drosselstelle 18 zum Vorratsbehälter 19.
Es erfolgt eine parallele, weniger gedrosselte Strömung
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durch den offenen Durchgang der Schiebersteuereinrichtung 11, durch den Anschluß 39 entlang der Leitung 40, durch das Wechselventil 20 zur Kammer 41, die am stirnseitigen Ende des Kolbens 13 angeordnet ist. Wenn sich daher in der Förderpumpe 10 ein Druck schnell aufbaut, dann wird die Flüssigkeit infolge der Drosselstelle 18 schnell zur Kammer 41 gefördert, um den Kolben 13 nach rechts zu verschieben und damit den Hub der Förderpumpe 10 zu verkleinern. Gleichzeitig wird von der Förderpumpe 10 Flüssigkeit über die Leitung 42 durch den linken Teil des Druckminderventils 22 zum Zulaufanschluß 21 des auf den Differenzdruck ansprechenden Schiebers 17 gefördert.
Wenn, sich der Steuerkörpf;r 25 des Schiebers 17 in der dargestellten Lage befindet, dann strömt die Flüssigkeit mit ei-
2 nein relativ niedrigen Druck von ungefähr 7 kp/cm (100 psi) über die Leitung 43 zur Kammer κ die sich am kolbenstangenseitigen Ende des Kolbens 13 befindet. Der Druck der Förderpumpe 10 liegt ebenfalls über die Leitung 45 auf der rechten Seite des beidseitig beaufschlagten Kolbens 29 des Schiebers 17 an. Dadurch wird der Steuerkörper 25 gegen die Kraft der Feder 28 in eine Lage nach links verschoben, in welcher sich die Anschlüsse des Schiebers 17 bei einem im wesentlichen
2
7 kp/cm betragenden Differenzdruck zwischen dem Pumpendruck und dem Lastdruck überlappen, wobei dieser Druckunterschied
im Ruhezustand annähernd dem Pümpendruck von 7 kp/cm entspricht.
Wenn ein Druckkolben 30 oder 31 der Schiebersteuereinrichtung 11 betätigt wird, dann wird der freie öldurchgang durch die Schiebersteuereinrichtung 11 unterbrochen und der auf das stirnseitige Ende des Kolbens 13 des Steuerzylinders 12
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wirkende Druck fällt sofort auf nahezu Null ab. Infolgedessen nimmt der Strömungsdruck der Förderpumpe 10 zu und durch das öffnen einer Dosieröffnung des betätigten Druckkolbens 30 oder 31 wird der Druck zu einer nicht dargestellten Betätigungseinrichtung abgeführt. Dieser Druck liegt außerdem über ein Rückschlagventil 46 und eine Drosselstelle 47 an einerKammer 48 an, die sich auf der linken Seite des beidseitig beaufschlagten Kolbens 29 im Differenzdruckschieber 17 befindet. Wenn der Lastdruck die Kammer 48 beaufschlagt, und der Pumpendruck die Kammer 49, dann stellt der Steuerkörper infolge der auf ihn einwirkenden Kraft der Feder 28 eine Überlappung der Anschlüsse 23 und 24 her, wenn
2 ein konstantes Druckdifferential, das anjiähernd 7 kp/cm betragen kann, zwischen dem Pumpendruck und dem Lastc"ruck erreicht wird. Aus diesem Grunde ist der Pumpendruck annä-
2
hemd 7 kp/cm größer als der Lastdruck.
Wenn dieses Druckdifferenz al infolge eines Lastwechsels abnimmt, dann wird der Steuerkörper 25 nach rechts verschoben, so daß eine Flüssigkeitsförderung vom Anschluß 24 zur Kammer 44 des Steuerzylinders 12 erfolgt und die Fördermenge der Förderpumpe 10 zunimmt, indem der Kolben 13 nach links geschoben wird. Die sich in der Kammer 41 befindliche Flüssigkeit kann entweder über die Leitung 40 durch die Drosselstelle 18 zum Vorratsbehälter 19 abgeleitet werden oder über die Leitung 50 durch den Anschluß 23 und den linken Teil des Differenzdruckschiebers 17 in den Vorratsbehälter 19.
Wenn andererseits das Druckdifferential infolge einer Laständerung zunimmt, dann wird der Steuerkörper 25 weiter nach links geschoben, so daß er den Zulaufanschluß 21 über den
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Anschluß 23 und die Leitung 50 mit der Kammer 41 des Steuerzylinders 12 verbindet, um die Fördermenge der Förderpumpe 10 zu verringern. Zu diesem Zeitpunkt kann die sich in der Kammer 44 befindliche Flüssigkeit über die Leitung 43 zum Vorratsbehälter 19 abströmen.
Wenn die Schiebersteuereinrichtung 11 schnell in ihre den mittleren Durchgang freigebende Lage bewegt wird, wenn auf die Last eine Kraft ausgeübt wird, dann sorgt der Steuerkreis über den mittleren Durchgang zum Steuerzylinder 12 vorrangig gegenüber dem Steuerkreis durch den Differenzdruckschieber 17 dafür, daß die Förderpumpe 10 auf ihre Normal-
stellung mit einem Druck von annähernd 7 kp/cm zurückgeregelt wird, unabhängig von der noch vorhandenen auf die Last wirkenden Kraft, die die Kammer 48 auf der linken Seite des beidseitig beaufschlagten Kolbens 29 mit einem hohen Druck beaufschlagt. Die sich in der Kammer 44 befindliche Flüssigkeit kann über die Leitung 43 durch den Anschluß des Differenzdruckschiebers 17, durch die Kammer 53 des Druckminderventils 22 und durch das Rückschlagventil 54 zum Vorratsbehälter 1'9 abfließen.
Bei einem Uberlastzustand spricht das Druckregulierventil 55 an und begrenzt in Verbindung mit der Drosselstelle 47 den Druck in der Kammer 48. Die Drosselstelle -7 drosselt die Strömung durch das Druckregulierventil 55 und reduziert so einen Wärmeverlust.
Das Druckminderventil 22 wird über die Leitung 42 mit Druckflüssigkeit versorgt. Diese Druckflüssigkeit steuert einen Dosierkolben 56 entgegen der Kraft einer Feder 57 nach rechts
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Die Bewegung des Dosierkolbens 56 nach rechts führt zu einer Drosselung des Flussigkeitsstromes zum Zulaufanschluß 21 des Differenzdruckschiebers 17 und damit zu einer Verringerung des den Differenzdruckschieber 17 beaufschlagenden Druckes
2 auf einen bestimmten Druck, z.B. auf 7 kp/cm .
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Claims (12)

  1. G 1340
    P ate nt ansprüche
    Auf einen Hydraulikdruck ansprechende Vorrichtung mit einer verstellbaren Förderpumpe, einer Schiebersteuereinrichtung mit einem mittleren Durchgang und einer lastabhängig gesteuerten Steuereinrichtung, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuereinrichtung einen Steuerzylinder (12) aufweist, in dem ein Kolben (13) mit einer Kolbenstange (14) angeordnet ist, die zur Betätigung eines Steuernockens 15 der verstellbaren Förderpumpe (10) dient, c!aß zu Begrenzung des Ausgangsdruckes der Förderpumpe ein erster Steuerkreis vorgesehen ist, der von der Druckseite der Förderpumpe über einen mittleren Durchgang (39)der Schiebersteuereinrichtung (11) zum Steuerzylinder führt, daß ein Differenzdruckschieber (17) vorgesehen ist, der den Förderpumpendruck mit dem Lastdruck vergleicht, und daß zur Begrenzung des Ausgangsdruckes der Förderpumpe ein zweiter Steuerkreis vorgesehen ist, der von der Druckseite der Pumpe über den Differenzdruckschieber zu dem Steuerzylinder führt.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter mittlerer Durchgang (18) durch die Schiebersteuereinrichtung (11) vorgese-
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    hen ist, der eine gedrosselte Flüssigkeitszirkulation durch die Förderpumpe ermöglicht, wenn sich die Steuerschiebe rein richtung in einer mittleren Öffnungsstellung befindet.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Anschluß des ersten und zweiten Steuerkreises ein druckabhängig gesteuertes Wechselventil (20) aufweist, das denjenigen des ersten oder zweiten Steuerkreises mit dem Steuerzylinder (12) verbindet, der einen höheren Druck aufweist.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Differenzdruckschieber (17) derart bemessen ist, daß der Steuerkörper (25) zur Herstellung entsprechender Betriebsverbindungen zum Steuerzylinder (12) eine Förderstellung, eine Überlappungsstellung und eine Entlastungsstellung einnehmen kann.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindungsieitungen (43,50) der Anschlüsse (23,24) des Differenzdruckschiebers zur Steuerung des Ausgangsdruckes der Förderpumpe an gegenüberliegenden Seiten des Kolbens (13) an den Steuerzylinder (12) angeschlossen sind.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch g e kennz eichnet, daß in dem zweiten Steuerkreis ein Druckminderventil (22) angeordnet ist.
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    -ft.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckminderventil (22) zwischen der Druckseite der Förderpumpe (10) und dem Eingang des Differenzdruckschiebers (17) angeordnet ist.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichne t , daß der Differenzdruckschieber (17) einen Differenzdruckzylinder aufweist, in dem ein in Axialrichtung hin- und herbewegbarer Steuerkörper (25) und eine den Steuerkörper in eine Richtung drückende Feder (28) angeordnet sind, und daß eine Einrichtung mit einem beidseitig beaufschlagten Kolben (29) vorgesehen ist, die den Steuerkörper in Abhängigkeit von der Differenz des Pumpendruckes und de's Lastdruckes in eine von zwei gegenüberliegenden Richtungen verschiebt.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch . gekennzeichnet , daß der Lastdruck den Differenzdruckschieber (17) über eine Drosselstelle (47) beaufschlagt.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß der den Differenzdruckschieber (17) beaufschlagende Lastdruck ferner ein Druckregulierventil (55) beaufschlagt.
  11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
    gekennzeichnet , daß die Schiebersteuereinrichtung (11) eine mittlere Durchgangskammer (16) aufweist, die von einer Ablaufleitung (51) getrennt ist und dann benutzt wird, wenn sich einer der Druckkolben (30,31) der Schiebersteuereinrichtung in der Betriebsstellung befindet.
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  12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebersteuereinrichtung in ihrer Öffnungsstellung zwei Auslaßanschlüsse (18,39) aufweist, von denen ein Auslaßanschluß (18) mit einer Drosselstelle versehen ist.
    - 14 -
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DE2400765A 1973-01-08 1974-01-08 Vorrichtung zum Steuern der Fördermenge einer im Hub einstellbaren Pumpe Expired DE2400765C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US00321615A US3809501A (en) 1973-01-08 1973-01-08 Hydraulic load sensitive system

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2400765A1 true DE2400765A1 (de) 1975-03-06
DE2400765B2 DE2400765B2 (de) 1977-11-10
DE2400765C3 DE2400765C3 (de) 1980-02-14

Family

ID=23251293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2400765A Expired DE2400765C3 (de) 1973-01-08 1974-01-08 Vorrichtung zum Steuern der Fördermenge einer im Hub einstellbaren Pumpe

Country Status (6)

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