DE3014326A1

DE3014326A1 - Hydraulische drehvorrichtung fuer einen an einen schlepper anhaengbaren drehpflug

Info

Publication number: DE3014326A1
Application number: DE19803014326
Authority: DE
Inventors: Walter Ing.(grad.) 4040 Neuss Brandenburger
Original assignee: Integral Hydraulik and Co
Current assignee: Integral Hydraulik and Co
Priority date: 1980-03-01
Filing date: 1980-04-15
Publication date: 1981-10-22

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Drehvorrichtung für einen an einen Schlepper anhängh-aren Drehpflug. · ' ■

Der Hauptanmeldung lag unter anderem die Aufgabe zugrunde, nach Beendigung des Doppelhubes und nach Wegfall der äußeren Druckbeauf'schlagung ein sicheres und rasches RUckschalten in die Ausgangsschaltstellung des Steuerkolbens zu ermöglichen. Die bei einem Zwei 1 eitungsanschluß triviale, aber auch einen zusätzlichen Handgriff erfordernde Möglichkeit, das Steuerventil am Schlepper umzuschalten, sollte vermieden werden und ist bei einer gesondert verleqten Tankleitung auch gar nicht möglich. Eine praktisch ausgeführte Drehvorrichtung nach der Hauptanmeldung besaß eine gedrosselte Verbindung zwischen Steuerraum und Rücklauf, die vor Erreichen der zweiten Schaltstellung' unterbrochen wurde. Bei betriebswarmen Druckmitteln betrug die Rückstel1 zeit ca. 2 Sekunden, womit allen Anforderungen Genüge getan war. Bei kalten Außentemperaturen verlängerte sich die Rückstellzeit bis auf 15 Sekunden und zwar insbesondere dann, wenn das Steuerventil am Schlepper vergleichsweise dicht war und druckhaltende Schläuche im System verwendet werden. Obwohl auch diese Zeit bei normaler Feldarbeit ausreichend ist, kann in Sonderfällen eine Verkürzung wünschenswert sein. Eine solche Verkürzung ließe sich auch nach der Hauptanmeldung durch eine permanent offene gedrosselte Verbindung zwischen Steuerraum und Rücklauf erzielen. Eine solche dauernde Verbindung führt aber zumindest dann zu Schwierigkeiten, wenn zur Abstimmung der Hub- und Schaltgeschwindigkeiten kleine Drosseln, z.B. in Form von Düsen, verwendet werden, deren Querschnitt sich bereits im Größenbereich der gedrosselten Verbindung bewegt.

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In einem solchen Fall bestände die Gefahr- mangelnden Druckaufbaues, und es ist dann erstrebenswert, eine f nur zeitweilig geöffnete Verbindung zu verwenden.

[ Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verbindung zu

schaffen, die bei hohen Drücken im Steuerraum geschlossen ist und dennoch selbst bei einer gewissen Druckhaltung durch Schläuche oder dergleichen und bei kaltem Druckmittel ein schnelleres Rückschalten in die Ausgangsschaltstellung erlaubt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1.

Die Erfindung geht von der Tatsache aus, daß bei geschlossener Verbindung in der zweiten Schalt- : stellung bei vol1 bei asteter Steuerkolbenfläche die

Rückstellfeder erst dann wirksam wird, wenn der Druck im Steuerraum z.B. auf 4 bar abgesunken■ist. Insbesondere bei niedriger werdenden Drücken verlängert sich die Zeit für einen bestimmten Druckabfall. Weiterhin ausgehend von der Überlegung, daß Manipulationen am Steuerventil des Schleppers nicht möglich sind, und auch auf die Verwendung druckspeichender Schläuche nicht verzichtet werden kann, wird durch die erfindungsgemäße Lösung eine Verbindung zwischen Steuerraum und Federraum des Steuerkolbens bereits bei einem wesentlich höheren Druckgefälle als 4 bar hergestellt. Bei einem Ausführungsbeispiel wurde das Druckgefälle bei einem max. Pumpendruck von 180 bar auf 60 bar festgelegt. Selbstverständlich muß die durch eine Zulaufdrossel strömende Druckmittelmenge groß genug sein, um überhaupt für einen Staudruck von 60 bar an der gedrosselten Verbindung zu sorgen, weil sonst die Verbindung nicht geschlossen werden könnte.

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Anspruch 2 richtet sich aijf eine einfache, zweckmäßige Ausführung und Anordnung des VentiIgI vedes für eine bestimmte Ausf ührungsforrn einer Drehvorrichtung.

Anspruch 3 bezieht sich auf eine spezielle Ausbildung der gedrosselten Verbindung.

Anspruch 4 richtet sich auf die Anordnung einer ZuI aufdrossel und die Bemessung der gedrosselten Verbindung im Verhältnis dazu.

Anspruch 5 richtet sich auf die' Bemessung des Druckgefälles.

Die Erfindung wird an Hand eines in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Figur 1 zeigt eine Drehvorrichtung während der ersten Hubphase.

Figur 2 zeigt die gleiche Drehvorrichtung nach dem Umschalten in die zweite Hubphase.

Figur' 3 zeigt in vergrößerter Darstellung das Sitzventil in geöffnetem Zustand.

Eine Drehvorrichtung 1 besitzt einen Zylinder 2 mit einem Zylinderkopf 3. Im Innern des Zylinders 2 teilt ein mit einer nach außen geführten Kolbenstange 4 verbundener, abgedichtet gleitender Kolben einen die Kolbenstange 4 umgebenden ersten Arbeitsraum ab, welchem jenseits des Kolbens ein zweiter Arbeitsraum 7 gegenüberliegt. Im Zylinderkopf 3 ist eine von einem Dichtstopfen 8 nach außen verschlossene Bohrung 9 angebracht, in welcher ein Steuerkolben 10 gleitbar angeordnet ist. Die Bohrung 9 hat einen flachen Boden 11, in den ein Druckkanal 12 zentrisch einmündet. Der Druckkanal 12 steht innerhalb des

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ZyI inderkop.fes 3 mit einem Druckanschluß 13 in Verbindung. Die Kante zwischen dem Druekkanal 12 und dem Boden 11 dient als Sitz für ein Sitzventil 14," welches einen kegelförmigen Schließkörper mit einem rückseitig angeordneten Schaft 15 besitzt. Der Schaft ist mit Spiel in einem Teil 16 kleineren Durchmessers einer den Steuerkolben 10 längs durchdringenden Stufen-, bohrung geführt, deren Teil 17 größeren Durchmessers dem Dichtstopfen 8 zugewandt ist. Der Schaft 15 ist weiterhin an seiner in den Teil 17 hineinragenden Partie mit einem Federteller 18 oder dergleichen versehen, auf dem eine Feder 19 aufliegt, die sich mit ihrem anderen Ende am Dichtstopfen 8 abstützt. Eine zweite Feder 20 wirkt auf den Absatz zwischen den Teilen 16 und 17 und damit direkt auf den Steuerkolben Der Ringspalt zwischen dem Schaft 15 und dem Teil 16 der Stufenbohrung wird mit 21 bezeichnet und ist aus Gründen der klaren Darstellung wesentlich größer gezeichnet, als es einer wirklichen Ausführung entsprechen würde. Die Stirnfläche 22 des Steuerkolbens 10 bildet zusammen mit der an den Schaft 15 anschließenden Ringfläche 23 des Kegels des Sitzventiles 14 ein weiteres Sitzventil, das einen zwischen der Stirnfläche 23 liegenden Spalt 24 öffnen oder schließen kann. Der Raum zwischen dem Boden 11 und der Stirnfläche 22 wird mit Steuerraum 25 bezeichnet. Der Teil 9* ist über einen Kanal 26 mit einem Rücklaufanschluß 27 verbunden, der seinerseits mit einem Anschluß A eines externen Steuerventiles 28 in Verbindung steht. Das Steuerventil .28 besitzt weiterhin einen mit dem Druckanschluß 13 verbundenen Anschluß B und einen mit einer Druckmittelquel1e 29 verbundenen Anschluß P

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sowie einen zu einem Vorratsbehälter 30 führenden Anschluß T. Das Steuerventil besitzt dVef Schal t.-stellungen "0", "a" und "b" entsprechend den Verbindüngen P-T, P-B und A-T sowie P-A und B-T. Die Bohrung 9 erweitert sich vom Boden 11 aus gesehen zu drei axial voneinander entfernten Ringnuten .31,32 und In die Ringnut 33 mündet eine Verbindung zum Druckanschluß 13. Von der Ringnut 32 geht eine Leitung zu einem Arbeitsanschluß 34 aus, welcher über eine Leitung 35 mit dem Arbeitsraum 6 verbunden ist. Von der Ringnut 31 geht ein Kanal 36 aus, der über ein entsperrbares Rückschlagventil 37 und von dort über einen Kanal 38 zum Arbeitsraum 7 führt. Das entsperrbare Rückschlagventil 37 besitzt als Schiießkörper eine von einer Feder 39 belastete Kugel 40, die selbsttätig in Richtung Arbeitsraum öffnet oder aber durch einen Entsperrkolben 41, der vom Druck am Arbeitsanschluß 34 belastet ist, entsperrt werden kann. Der Steuerkolben 10 besitzt an seinem äußeren Mantel zwei Ringnuten, die vom Boden 11 aus gesehen mit 42 und 43 bezeichnet werden. In der Ausgangsstellung des Steuerkolbens 10 (Figur 1) sind die Ringnuten 31 und 42 verbunden, während die Ringnut 43 die Ringnuten 32 und 33 verbindet. In der zweiten Schaltstellung des Steuerkol bens 10 (siehe Figur 2) ist die Ringnut 32 mit der Ringnut verbunden, während die Ringnut 31 eine direkte Verbindung zum Steuerraum 25 hat. Eine Querbohrung verbindet die Ringnut 42 permanent mit dem innerhalb des Steuerkolbens liegenden Teil 19 der Stufenbohrung und damit mit dem Rücklauf. Die die Stirnfläche 22 begrenzende Steuerkante hat die. Bezugszahl 45.

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Die die Ringnuten 42 und 43·begrenzenden Steuerkanten sind vom Boden 11 aus gesehen mit 42a, 42b, 43a und 43b bezeichnet. Zur Einstellung bestimmter Hubgeschwindigkeiten kann z.B. vor dem Druckanschluß 13 eine Zulaufdrossel 46 eingebaut sein. Eine kleine Kerbe 47 im Bereich der Steuerkante 45 verbindet den Steuerraum 25 mit der Ringnut 31.

Zur Erläuterung der Funktion sei zunächst von Figur 1 ausgegangen und dabei vorausgesetzt, daß durch Schalten des externen Steuerventils 28 in die Schaltstellung "a" ein Wendevorgang eingeleitet worden sei. Druckmittel gelangt dann über die Verbindung P-B , die Zulaufdrossel 46, den Druckanschluß/^die Ringnuten 33,43 und 32 zum . Arbeitsanschluß 34 und von dort über die Leitung 35 in den Arbeitsraum 6, so daß sich dort ein Druck aufbauen kann. Dieser Druck pflanzt sich rückwärts bis hinter den Entsperkolben 41 fort, so daß dieser, wie dargestellt, die Kugel 40 von ihrem Sitz abheben kann. Das iei einer Einwärtsbewegung des Kolbens 5 aus dem Arbeitsraum 7 verdrängte Druckmittel kann daher über den Kanal 38, das entsperrte Rückschlagventil 37, den Kanal 36, die Ringnuten 31 und 42, die Querbohrung 44, den Teil 17, die Bohrung 9, den Kanal 26, den RUcklaufanschluß 27 und die Verbindung A-T zum Vorratsbehälter 30 zurückfließen. Der Druck am Drucka-nschluß pflanzt sich über den Druckkanal 12 auch auf die wirksame Fläche des Sitzventils 14 fort, kann dieses jedoch vorerst nicht öffnen, da es von der Feder 19 direkt und von der Feder 20 auf dem Wege über den auf der Fläche aufsitzenden Steuerkolben 10 auf seinen Sitz gepreßt wird. Sollte der Sitz nicht hermetisch dicht sein, können kleine Leckagen in den Steuerraum 25 gelangen,

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aber von dort über die kleine Kerbe 47^in_die Ringnut 31, und auf dem schon .beschriebenen Wege zurück zum Vorratsbehälter gelangen. Wenn nun der Kolben 5 einen durch äußere Gegebenheiten definierten Totpunkt erreicht hat, ist ein weiterer Hub nicht mehr möglich. Die Folge ist ein Druckanstieg im gesamten druckführenden System, d.h. auch im Druckkanal 12. Durch diesen Druckanstieg wird das Sitzventil 14 gegen die Kraft der Federn 19 und 20 von seinem Sitz abgehoben, so daß Druckmittel in den Steuerraum 25 einströmen kann. Da die gesamte Querschnittsfläche des Steuerkolbens 10 wesentlich größer ist als jene des Sitzventils 14, macht der Steuerkolben nun seinen vollen Hub. Unter/äer Voraussetzung, daß zum Ausfahren des Kolbens 5 ein vorbestimmter Mindestdruck notwendig ist, wird das Sitzventil 14 mit seiner .rückwärtigen Fläche 23 in Kontakt mit der Stirnfläche 22 bleiben, so daß kein Durchfluß stattfinden kann. In der nun erreichten Schaltstellung (siehe Figur 2) des Steuerkolbens 10 gelangt das Druckmittel vom Druckanschluß 13 über den Druckkanal 12, den Steuerraum 25, vorbei an der Steuerkante 45 in die Ringnut 31 und von dort über den Kanal 36, das selbsttätig geöffnete Rückschlagventil 37 und den Kanal 38 in den Arbeitsraum 7, wodurch das Ausfahren des Kolbens bewirkt wird. Das aus dem Arbeitsraum 6 verdrängte Druckmittel gelangt über die Leitung35, den Arbeitsanschluß 34, die Ringnuten 32 und 42 zur Querbohrung 44 und von dort auf dem nun schon bekannten Wege zurück zum Vorratsbehälter. Wenn der Kolben 5 seinen vollen Auswa'rtshub gemacht hat, kann der Bedienende den hier nicht näher dargestellten Betätigungshebel des Steuerventils 28 einfach loslassen, so daß selbsttätig die Schaltstellung "0" eingenommen wird.

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Da Drehpflü.ge im allgemeinen über Schläuche angeschlossen werden und Schläuche durch Aufdehnungen Druck speichern, wird in dem zuletzt druckführenden. System, und dabei insbesondere auch im Steuerraum 25, noch Druck herrschender sich nur Über Leckagen am Steuerventil 28 abbauen kann'. Da der Druck die volle Stirnfläche 22 des Steuerkolbens IO belastet und z.B. bereits ein Druck von 4 bis 5 bar-ausreichend ist, um den Federn 19 und 20 das Gleichgewicht zu halten, wird der Steuerkolben 10 zunächst seine Position beibehalten. Wenn der Druck beispielsweise auf 60 bar abgesunken ist, kann die Feder 19 das Sitzventil 14 bewegen, so daß sich die Fläche 23 von der Stirnfläche 22 löst und der Spalt 24 geöffnet wird. Druckmittel kann nun über den Spalt 24 und den eine Drossel darstellenden Ringspalt 21 ins Innere des Steuerkolbens 10 und auf-seine Rückseite strömen. Da die Wirkflächen des Steuerkolbens 10 auf beiden Seiten gleich groß sind, findet ein Oberströmen von Druckmittel statt, und der Steuerkolben 10 wird von der Feder 20 dem Sitzventil 14 nachgeführt. Dieses Nachführen erfolgt so lanqe, bis das Sitzventil auf seinen Sitz aufsitzt und den Druckkanal 12 verschließt. Von da ab nähert sich unter Verkleinerung des SDaltes 24 die Stirnfläche 22 der Fläche 23 des Sitzventiles 14 solanqe, bis der Spalt 24* vollständig geschlossen ist. Von diesem Zeitpunkt ab kann mit Hilfe des Steuerventils ein weiterer Doppelhub eingeleitet werden. Es leuchtet ein, daß aufgrund des qrö&eren Druckgefälies ein Druckabfall von z.B. 120 bar auf 60 bar wesentlich schneller abläuft als ein solcher auf 4 bar. ^!Ebenso einleuchtend ist, daß das Oberströmen von Druckmittel schneller vor sich geht, als ein langsames Absinken des Druckes auf 4 bar. Die Gesamtrückstel1 zeit läßt sich also

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wesentlich verkürzen. Die Große des Rinqspaltes 21 ist in Abhängigkeit vom zulaufenden Druckmittelstrom zu wählen, wobei selbst unter Berücksichtigung

ι der Kerbe 47 oder einer entsprechenden Bypass-Öffnung

ein zum Schließen des Sitzventiles 14 ausreichender Staudruck entstehen können muß.

Natürlich besteht in Zweifelsfällen für den Bedienenden in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Möglichkeit, durch Betätigen des Steuerventiles 28 in die Schaltstellung "b" eine' extrem kurze Rückstellzeit zu erreichen. Dieser zusätzliche Bedienungsaufwand ist aber im allgemeinen unerwünscht und bei einer nicht über das Steuerventil am Schlepper geführten Rücklaufleitung ; auch gar nicht möglich. Das Ausführungsbeispiel besitzt

qegenüber dem Ausführunqsbeispiel der Hauptanmeldung abgesehen vom Federteller nur eine zusätzliche Feder. Neben der sehr einfachen Lösung ist es selbstverständlich möglich, auch ein vollkommen getrennt vom Steuerkolben angebrachtes Ventilglied zu verwenden, wobei die gedrosselte Verbindung dann allerdings einer speziellen Leitungsführung bedarf. In einem solchen Fall wird die Verbindung bei fehlender Druckbeaufschlagung geöffnet sein, da ein mechanisches Schließen durch den Steuerkolben dann nicht stattfindet.

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Claims

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ZüSATZPATENTANMELCUNG

zur*
P A T E N T A N M E L O.U N G P 3007992.6

Bezeichnung: Hydraulische Drehvorrichtung für einen [ an einen Schlepper anhängbaren Drehpflug.

Anmelder: INTEGRAL HYDRAULIK & Co., Am Hochofen 4000 Düsseldorf 11

Patentansprüche:

ί 1. Hydraulische Drehvorrichtung für einen an einen

^_y" Schlepper anhängbaren Drehpflug mit einer doppeltwirkenden KoIben-Zylinder-Einheit und einer Umsteuereinrichtung mit

a) einem Gehäuse

b) Anschlüssen in dem Gehäuse, nämlich

bi) einem Arbeitsanschluß für einen ersten Arbeitsraum der Kolben-Zylinder-Einheit,

b2) einem Arbeitsanschluß für einen zweiten Arbeitsraum der Kolben-Zylinder-Einheit,

b3·) einem über ein externes Steuerventil mindestens mit einer Druckmittelquelle verbindbaren Druckanschluß,

b4) einem mit einem Vorratsbehälter oder Zwischen-}5 speicher verbundenen oder verbindbaren

Rücklaufanschluß,

c) jeine» in dem Gehäuse gleitbar angeordneten, zwei Schaltstellungen aufweisenden, von einer Rückstellfeder permanent in Richtung auf eine der Schaltstellungen belasteten Steuer"kol ben

in Art eines 4/2-Wegeventi1-KoIbens,

d) einer permanent vom Druck der Druckmittelquelle beaufschlagten,, der Rückstellfeder entgegengerichteten,im Vergleich zum Gesamtquerschnitt des Steuerkolbens geringen ersten

Wirkfläche am Steuerkolben,

e) einer nach einem vorbestimmten Hub des Steuerkolbens geöffneten Verbindung zwischen dem Druckanschluß und einem von einer zweiten, ebenfalls der Rückstellfeder entgegengerichteten

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ORIGINAL INSPECTED

j NACHCEREIOHT

1m Vergleich zum 6esaratqutrschn1tt des Steuerkolbens großen Wirkflüche am Steuerkolben begrenzten Steuerraum, nach Paten taameldttnjg P 3007992.6

dadurch gekennzeichnet, daß

f) zwischen dem Steuerraum (25) und dem Rücklauf ein von einem Ventilglied (Sitzventil 14) steuerbarer Strömungsweg (Spalte 21 und 24) besteht,

g) der selbst bei voll öffnendem Ventilglied

(Sitzventil 14) mindestens eine Drosselstelle (Spalt 21) enthält,

h) wobei das Venttlglied (Sitzventil 14) permanent von einer 1m Sinne eines öffnens des Strömungsweges wirkenden Feder (19) belastet wird

1) und zumindest nach dem vorbestimmten Hub des Steuerkolbens (10) unterhalb eines bestimmten Druckgefälles zwischen Steuerraum (25) und Rücklauf bzw. unterhalb eines bestimmten Druckes im Steuerraum (25) öffnet und oberhalb des bestimmten Druckgefäßes bzw. des bestimmten Druckes schließt.

2. Hydraulische Drehvorrichtung nach Anspruch 1, mit einem Steuerkolben,

a) der von einer gestuften Bohrung durchdrungen wird,

b) deren Teil größeren Durchmessers mit dem Rücklauf verbunden 1st und als Federführung dient und

c) deren Teil kleineren Durchmessers als Führung für den Schaft eines stirnseitig am Steuerkolben angebrachten, die kleinere Wirkfläche darstellenden SitzventHes dient, welches eine Verbindung zwischen einem zentrisch 1n den stirnseitig vom Steuerkolben begrenzten Steuerraum mundenden Druckkanal und dem Steuerraura öffnet oder schließt

dadurch gekennzeichnet, daß

d) das Sitzventil (14) gegenüber dem Steuerkolben (10) eine axial gerichtete geringe Relativbewegung machen kann und

e) mit dem Steuerkolben (10) einen zweiten Ventilsitz bildet, der einen die gedrosselte Verbindung (Spalte 2Tund 24) darstellenden Strömungsweg zwischen dem Steuerraum (25) und dem Teil (17)

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^ ' größeren Durchmessers der gestuften Bohrung öffnet oder schließt,

f) wobei der Schaft (15) mit -einem Federteller (18) ' oder dergleichen versehen ist, auf dem sich eine erste , das vorbestimmte Druckgefälle bestimmende und den Schaft (15) im Sinne einer geöffneten Verbindung belastende Feder (19) abstützt,

₈q g) während eine zweite, zusammen mit der ersten (19) den öffnungsdruck zwischen Druckkanal (12) und Steuerraum (25) bestimmende Rückstellfeder (20) den Steuerkolben (10) direkt belastet.

3. Hydraulische Drehvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gedrosselte

Verbindung durch den Ringspalt (2t) zwischen dem Schaft (15) und dem ihn führenden Teil (16) kleineren Durchmessers der Stufenbohrung bewirkt wi rd.

Q₀ 4. Hydraulische Drehvorrichtung nach einem oder

mehreren der vorigen Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, daß eine Zulaufdrossel (46) vorgesehen ist, die mit der gedrosselten Verbindung (Spalte 21 und 24; eine Kaskadenschaltung bildet derart, daß bei vollem Betriebsdruck vor der Zulaufdrossel (46) diese einen zum Schließen der gedrosselten Verbindung (Spalte 21 und 24) ausreichenden Druckmittelstrom durchläßt.

5. Hydraulische Drehvorrichtung nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche ,dadurch gekenn

zeichnet,daß das vorbestimmte Druckgefalle etwas kleiner ist als der kleinste beim Wenden des Pfluges entstehende Druck in einem der Arbeitsräume (6 oder 7).

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