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Die Erfindung betrifft eine Fluidversorgungseinheit für ein Zahnbehandlungsgerät mit mindestens zwei Fluidbehältern, einer Fluidversorgungsleitung zu dem Zahnbehandlungsgerät und einem Dreiwegeventil zum wahlweisen Verbinden einer der Fluidbehälter mit der Fluidversorgungsleitung, sowie ein Verfahren zum kontinuierlichen Versorgen eines Zahnbehandlungsgerätes mit einem Fluid.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Zahnbehandlungsgeräte bekannt, die mittels zumindest einer Fluidversorgungsleitung mit den als tragbaren Fluidspeichern ausgebildeten Fluidbehältern verbunden sind. In diesen Fluidbehältern sind für Zahnbehandlungen geeignete Fluide, insbesondere Flüssigkeiten wie Wasser, aufbewahrt. Aufgrund des Einsatzes dieser Fluide bei Operationen, wird hierbei ein hoher Anspruch an deren Reinheit gestellt, weshalb die Fluidbehälter zumeist nach außen hin abgedichtet sind. Auch ist es üblich, diese Fluidbehälter direkt neben dem Zahnbehandlungsgerät zu platzieren um sie mittels einer möglichst kurzen Fluidversorgungsleitung mit diesem zu verbinden. Lange Fluidversorgungsleitungen, in denen eine hohe Verweilzeit und somit eine hohe Wahrscheinlichkeit für eine unerwünschte Verunreinigung des Fluids herrscht, werden hierdurch vermieden.
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Eine aus dem Stand der Technik bekannte Druckschrift ist beispielsweise die
DE 101 14 331 C1 .
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Der Nachteil der meisten dieser Systeme ist jedoch, dass, nach dem Entleeren eines Fluidbehälters, dieser Fluidbehälter unmittelbar durch einen vollen Fluidbehälter ersetzt werden muss um die Fluidversorgung für das Zahnbehandlungsgerät rasch wieder herzustellen. Durch die Demontage des leeren Fluidbehälters von dem Zahnbehandlungsgerät, den Austausch sowie das Verbinden des vollen Fluidbehälters mit dem Zahnbehandlungsgerät kommt es hierbei zu längeren, unerwünschten Behandlungspausen.
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Aus diesem Grund wurden bereits Maßnahmen umgesetzt, zwei Fluidbehälter nebeneinander einzusetzen, die über ein manuell zu bedienendes Ventil abwechselnd mit dem Zahnbehandlungsgerät verbindbar sind. Ist der erste der beiden Fluidbehälter entleert, so wird durch einen Handschalter das Ventil umgeschaltet und somit der leere, erste Fluidbehälter von dem Zahnbehandlungsgerät getrennt und ein voller, zweiter Fluidbehälter mit dem Zahnbehandlungsgerät verbunden. Durch die Benutzung zweier Fluidbehälter nebeneinander kann somit die Unterbrechung der Fluidversorgung verkürzt werden. Der leere Fluidbehälter ist dann, während das Zahnbehandlungsgerät mit Fluid aus dem vollen, zweiten Fluidbehälter versorgt wird, durch einen Vollen zu ersetzen. Der Nachteil dieser Systeme ist jedoch, dass auch hier immer noch unerwünschte Verzögerungen im Behandlungsablauf aufgrund der manuellen Umschaltung auftreten. Die behandelnde Person muss weiterhin die Operation unterbrechen und eine Behandlungspause einlegen um sich der Umschaltung des Ventils zuwidmen.
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Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Unterbrechung der Fluidversorgung während eines Behandlungszeitraums zu vermeiden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für die Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 1 und für das Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 6 gelöst.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch je einen Füllstandsensor je Fluidbehälter und einer Steuerung samt einem Antrieb für das 3/2-Wegeventil gelöst, wobei die Steuerung, abhängig von einem Unterschreiten eines vorbestimmten Füllstandes des jeweils verbundenen Fluidbehälters, das 3/2-Wegeventil zum Verbinden mit dem anderen Fluidbehälter umschaltet. Dadurch wird die Umschaltung automatisch durch eine Steuerung durchgeführt, die aufgrund der Kommunikation mit den Füllstandssensoren unmittelbar auf den anderen Fluidbehälter umschaltet, wenn ein vorbestimmter Fluidstand unterschritten ist. Eine Unterbrechung der Fluidzufuhr beim Umschalten liegt somit im Millisekundenbereich und ist für den Anwender unwesentlich. Dies hat zur Folge, dass die behandelnde Person bei der Behandlung nicht abgelenkt wird und die Behandlung ohne Unterbrechung fortgeführt werden kann.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend erläutert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Steuerung weiterhin so ausgeführt sein, dass nach einem ersten Umschalten des 3/2-Wegeventil ein erster Fluidbehälter bis zum Unterschreiten eines vorbestimmten Füllstandes des ersten Fluidbehälters mit der Fluidleitung verbunden bleibt. Somit wird ermöglicht, dass die mit dem Zahnbehandlungsgerät verbindbaren Fluidbehälter, nacheinander vollständig, in einem Zuge entleert werden. Die Aufenthaltszeit der in dem Fluidbehälter gespeicherten Fluidmenge wird somit weiter reduziert, was wiederum zu einer Verminderung der Verunreinigungsgefahr führt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuerung so ausgestaltet, dass ein Umschalten des 3/2-Wegeventil dann erfolgt, wenn der zu verbindende Fluidbehälter einen Füllstand größer als seinen vorbestimmten Füllstand aufweist. Somit ist ausgeschlossen, dass zwischen leeren Fluidbehältern umgeschaltet wird und unnötige, zusätzliche Schaltvorgänge ausgeführt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform ist es von Vorteil, wenn eine Anzeigevorrichtung vorhanden ist die anzeigt, dass der jeweilige, vorbestimmte Füllstand im Fluidbehälter unterschritten ist. Somit wird der Benutzer unmittelbar über das Umschalten informiert und kann somit zu gegebener Zeit den leeren Fluidbehälter durch einen Vollen ersetzen. Die Bedienungsfreundlichkeit dieser Fluidversorgungseinheiten wird dadurch weiter erhöht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Fluidbehälter jeweils über eine, ein Rückschlagventil aufweisende Fluiddruckleitung mit dem Dreiwegeventil verbunden.
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Weiterhin ist ein Verfahren zum kontinuierlichen Versorgen eines Zahnbehandlungsgeräts mit einem Fluid vorgesehen, umfassend ein Versorgen einer zu dem Zahnbehandlungsgerät führenden Fluidversorgungsleitung mit einem Fluid aus einem ersten Fluidbehälter, der dabei mittels eines 3/2-Wegeventils mit der Fluidversorgungsleitung verbunden ist, und ein Umschalten des 3/2-Wegeventils, bei Unterschreiten eines vorbestimmten Füllstandes des ersten Fluidbehälters mittels einer, mit einem Füllstandssensor des ersten Fluidbehälters kommunizierenden Steuerung, zum Verbinden eines zweiten Fluidbehälters mit der Fluidversorgungsleitungleitung. Dadurch ist eine besonders effiziente Ausgestaltung möglich. Der Füllstand der Fluidbehälter kann daher direkt oder auch über eine Waage oder mittels eines Durchflußsensors gemessen werden.
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Im Folgenden soll die Erfindung und deren Vorteile anhand der beigefügten Figur näher erläutert werden. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in der Figur entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
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Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Fluidversorgungseinheit.
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Die in der Figur dargestellte Fluidversorgungseinheit 1 ist in dieser Ausführung über eine Fluidversorgungsleitung, nachfolgend als Versorgungsleitung 6 bezeichnet, mit einem Zahnbehandlungsgerät 2 verbunden. Um dieses Zahnbehandlungsgerät 2 wahlweise mit einem ersten Fluidbehälter 4 oder einem zweiten Fluidbehälter 5 zu verbinden, ist die Versorgungsleitung 6 mittels einem 3/2-Wegeventil 3, hier als ein 3/2-Wegemagnetventil ausgeführt, mit, zu den ersten und zweiten Fluidbehältern 4, 5 verlaufenden Fluiddruckleitungen 7, 8 verbunden.
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Eingangsseitig ist das 3/2-Wegeventil 3 an einem ersten Ventileingang 9 an eine erste Fluiddruckleitung 7 angeschlossen, die wiederum mit dem ersten Fluidbehälter 4 verbunden ist. An einem zweiten Ventileingang 10 des 3/2-Wegeventils 3 ist eine zweite Fluiddruckleitung 8 angeschlossen, die mit dem zweiten Fluidbehälter 5 verbunden ist. In der, in der Figur dargestellten ersten Schaltstellung A des 3/2-Wegeventils 3 ist die Fluiddruckleitung 7 des ersten Fluidbehälters 4 mit der Versorgungsleitung 6 und somit mit dem Zahnbehandlungsgerät 2 verbunden. Die zum zweiten Fluidbehälter 5 verlaufende zweite Fluiddruckleitung 8 ist in dieser ersten Schaltstellung A von der Versorgungsleitung 6 und somit dem Zahnbehandlungsgerät 2 getrennt. Somit findet in dieser ersten Schaltstellung A ausschließlich eine Förderung des in dem ersten Fluidbehälter 4 enthaltenen Fluids in Richtung des Zahnbehandlungsgerätes 2 statt.
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Ausgangsseitig ist die Versorgungsleitung 6 mittels eines Ventilausgangs 24 an dem 3/2-Wegeventil 3 angeschlossen.
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Typische Zahnbehandlungsgeräte sind hierbei diejenigen, bei denen eine Fluidversorgung erwünscht ist, wie zahnmedizinische Bohrer, Mundduschen oder ähnliche.
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Die erste Fluiddruckleitung 7 sowie die zweite Fluiddruckleitung 8 sind mit ihrem, mit dem jeweiligen Fluidbehältern 4 und 5 verbundenen Einlassenden 25, 26 so angeordnet, dass sie vorzugsweise an einer Unterseite, innerhalb der Fluidbehälter 4 und 5 an die Fluidbehälter 4 und 5 positioniert sind. Somit bildet das Einlassende 25 der ersten Fluiddruckleitung 7 sowie das Einlassende 26 der zweiten Fluiddruckleitung 8 einen Fluidausgang für das in den jeweiligen Fluidbehältern 4, 5 gespeicherte Fluid, hier Wasser. In dieser unteren Position kann das gesamte Wasser aus den Fluidbehältern 4, 5 abgeleitet werden.
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In Außenwänden der ersten und zweiten Fluidbehälter 4, 5, an einer Oberseite, im Bereich eines Deckels der ersten und zweiten Fluidbehälter 4, 5, sind Öffnungen angebracht, durch welche Öffnungen die Einlassenden 25, 26 der Fluiddruckleitungen 7, 8 in das Innere der Fluidbehälter 4, 5 hindurch gesteckt sind. Jede Öffnung wirkt dabei so mit den Fluiddruckleitungen 7, 8 zusammen, dass die jeweilige Öffnung mit der Fluiddruckleitung 7, 8 druckdicht abschließt und somit einen innerhalb der Fluidbehälter 4, 5 herrschende Druck nicht durch die Öffnungen entweichen lässt.
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In den Fluidbehältern 4, 5 herrscht jeweils ein Überdruck, welcher Druck durch einen, durch ein Luftdrucksystem 27 geregelten Luftdruck erzeugt wird. Der Luftdruck des Luftdrucksystems 27 wird durch einen Luftdruckerzeuger 13 erzeugt und zunächst einer Hauptluftdruckleitung 12c zugeführt. An einer Abzweigung 13, geht die Hauptluftdruckleitung 12c im weiteren Verlauf in zwei zu den ersten und zweiten Fluidbehältern 4, 5 hin verlaufenden Luftdruckleitungen 12a, 12b über. Auch die Luftdruckleitungen 12a, 12b sind druckdicht an den ersten und zweiten Fluidbehältern 4 und 5 angeschlossen, wodurch die in den jeweiligen Fluidbehältern 4, 5 geleitete Luft den Innenraum der Fluidbehälter 4, 5 unter Druck setzt. Der erzeugte Druck des pneumatischen Luftdrucksystems 27 wirkt in dem jeweiligen Fluidbehälter 4, 5 in einer Grenzschicht auf das dort gespeicherte Wasser, wodurch der Wasserdruck dem Luftdruck entspricht. Der Luftdruck ist in beiden Luftdruckleitungen 12a, 12b gleich, sodass sowohl im ersten Fluidbehälter 4 als auch im zweiten Fluidbehälter 5 der gleiche Wasserdruck herrscht. Zum Regeln des Luftdruckes ist in der Hauptluftdruckleitung 12c weiterhin ein Luftdruckregler 11 vorgesehen, der Einstellmöglichkeiten aufweist, um den Luftdruck und somit den Wasserdruck einzustellen. Der Luftdruck und somit auch der Wasserdruck an der Grenzschicht zwischen Luft und Wasser beträgt ca. 2,2 bar.
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Die zu den jeweiligen Fluidbehälter 4 und 5 hin verlaufenden Luftdruckleitung 12a, 12b sowie die Fluiddruckleitungen 7 und 8 weisen je Fluidbehälter 4, 5 eine als Hängewaage ausgebildete Sperrvorrichtung 31, 32 auf. Eine erste Sperrvorrichtung 31 des ersten Fluidbehälters 4 sowie eine zweite Sperrvorrichtung 32 des zweiten Fluidbehälters 5 sind jeweils so mit einer ersten oder zweiten Luftdruckleitung 12a, 12b sowie einer ersten oder zweiten Fluiddruckleitung 7, 8 verbunden, dass diese Leitungen von dem inneren Druckraum der Fluidbehälter 4 und 5, bei Abnahme der Sperrvorrichtung 14, 15, entkoppelt werden können. Hierfür ist ein, in dieser Abbildung nicht näher dargestelltes, in den Sperrvorrichtungen 31, 32 integriertes Ventil vorgesehen, das den Luftstrom in den Luftdruckleitungen 12a, 12b sowie den Wasserstrom in den Fluiddruckleitungen 7 und 8 unterbricht. Die Sperrvorrichtungen 31 und 32 sind vorzugsweise in einem, an den Fluidbehältern 4, 5 befestigbaren Deckelelementen enthalten. Beim Entfernen der Sperrvorrichtung 14, 15 von dem jeweiligen Fluidbehälter 4, 5 wird sowohl die Luftzufuhr als auch die Wasserabfuhr gesperrt, womit ein Austausch leerer Fluidbehälter 4, 5 ohne ein Verschütten des in den Fluiddruckleitungen 7 und 8 noch vorhandenen Wassers ermöglicht sowie ein Entweichen von Luft verhindert wird.
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In dem ausgeführten Beispiel ist in der ersten und zweiten Sperrvorrichtung 31, 32 weiterhin jeweils ein Füllstandssensor in Form einer Hängewaage angeordnet, der mittels einer Steuerleitung 17, 18 mit einer elektrischen Steuerung 16 verbunden ist. Durch die elektrische Kopplung dieser Steuerung 16 mit der ersten Steuerleitung 17 des ersten Fluidbehälters 4 sowie mit der zweiten Steuerleitung 18 des zweiten Fluidbehälters 5 wird der Füllstand des jeweiligen Fluidbehälters 4, 5 während des Betriebes in regelmäßigen Zeitabständen überprüft. Wird ein vorbestimmtes Gewicht unterschritten, meldet die Hängewaage ein Signal an die Steuerung 16. Alternativ zu der dargestellten Hängewaage, kann der Füllstandsensor aber auch als Durchflusssensor ausgeführt sein, der jeweils den Wasserdurchfluss in der ersten und zweiten Fluiddruckleitung 7, 8 mißt und die durchgeflossene Wassermenge auf eine entnommene Wassermenge bezieht und somit auf die, im Fluidbehälter 4, 5 noch verbleibende Wassermenge schließt.
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Alternativ wäre es aber auch möglich den Füllstandssensor durch einen andere Art des Gewichtssensors auszugestalten. Auch eine Ausführung des Füllstandsensors als Drucksensor, der den Wasserdruck an einer Unterseite der in den Fluidbehältern 4, 5 gespeicherten Wassersäule misst, ist möglich.
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Die Steuerung 16, die ständig mit den Füllstandssensoren kommuniziert und den aktuellen Füllstand mitgeteilt bekommt, ist somit ständig über den Füllstand des jeweiligen Fluidbehälters 4 und 5 informiert und steuert in Abhängigkeit dieser Füllstände einen aus Plunger und Spule bestehenden Magnetsteller 19 des 3/2-Wegeventils 3 über eine Steuerleitung 20, wie nachfolgend ausführlicher beschrieben. Es handelt sich um ein 3/2-Wegemagnetventil. Die 3 steht für 3 Anschlüsse, die 2 für 2 Schaltstellungen. Das Ventil wird elektrisch angesteuert. Die Spule ist außen angebracht und umschließt eine Plungerführung. Durch die Magnetkraft wird ein Plunger, der sich innerhalb der Plungerführung bewegen kann, bewegt. Dadurch wird entweder der eine oder der andere Schaltzustand eingestellt.
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Die Steuerung 16 verfügt außerdem über Anzeigevorrichtungen wie Leuchten, vorzugsweise LEDs 21, und/oder Lautsprecher 22.
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Nachfolgend soll nun auf die Funktion der erfindungsgemäßen Fluidversorgungseinheit eingegangen werden.
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Wird nun, wie in der Figur dargestellt, ein Zahnbehandlungsgerät 2 über eine Versorgungsleitung 6 mit einem Fluid aus einem ersten Fluidbehälter 4 versorgt, so misst die Hängewaage des ersten Fluidbehälters 4 kontinuierlich dessen Gewicht und meldet die Umterschiede eines bestimmten Wertes mittels Signal and die Steuerung 16. Die Steuerung 16 kennt dadurch zu jeder Zeit den aktuellen Füllstand des Wassers des Fluidbehälters 4. Eine kontinuierliche Information über den Füllstand an die Steuerung 16 ist gewährleistet.
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Die Steuerung 16 erkennt durch das von der Hängewaage zuvor übermittelte Signal, dass der erste Fluidbehälter 4 leer ist und somit die Notwendigkeit besteht, die Versorgungsleitung 6 des Zahnbehandlungsgerätes 2 mit einem neuen, vollen, zweiten Fluidbehälter 5 zu verbinden. Wenn der zweite Fluidbehälter 5 einen Füllstand größer als einen vorbestimmten Füllstand des zweiten Fluidbehälters 5 aufweist, gibt die Steuerung 16 unmittelbar nach Erreichen des vorbestimmten Füllstandes des ersten Fluidbehälters 4 ein Steuersignal an die Magnetsteuerleitung 20 ab, um das 3/2-Wegemagnetventil 3 über den Magnetsteller 19 umzuschalten.
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Durch diesen als Magnetsteller 19 ausgebildeten Antrieb des Magnetventils 3 wird somit das 3/2-Wegemagnetventil 3 von der ersten Stellung A in eine zweite Stellung B verschoben. Somit wird der erste Ventileingang 9 von der Versorgungsleitung 6 getrennt und der zweite Ventileingang 10 mit der Versorgungsleitung 6 verbunden. Somit besteht unmittelbar nach Umschaltung des 3/2-Wegeventils 3 eine Verbindung zwischen dem Zahnbehandlungsgerät 2 und dem zweiten, vollen Fluidbehälter 5. Durch den am zweiten Fluidbehälter 5 bereits anliegenden Druck, der durch die Luftdruckleitung 12b aufgebracht wird, wird unmittelbar nach dem Umschalten das Wasser des zweiten Fluidbehälters 5 an das Zahnbehandlungsgerät 2 geleitet.
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Die Steuerung 16 ist weiterhin so ausgelegt, dass bei dem Umschalten des 3/2-Wegeventils von der ersten Stellung A in die zweite Stellung B ein optisches und/oder akustisches Signal an die Leuchte 21 und/oder den Lautsprecher 22 übertragen wird, und somit dem Benutzer einen notwendigen Austausch des ersten Fluidbehälters 4 anzeigt.
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Der Benutzer kann dann entscheiden, zu welcher Zeit er den ersten Fluidbehälter 4 durch einen vollen Fluidbehälter ersetzt.
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Die Schaltstellung B ist anschließend so lange geschaltet, bis der zweite Fluidbehälter 5 komplett geleert ist und der Füllstandssensor des zweiten Fluidbehälters 5 der Steuerung 16, beim erneuten Unterschreiten eines vorbestimmten minimalen Füllstandes des zweiten Fluidbehälters 5, mitteilt, das 3/2-Wegeventil 3 erneut zu verschieben. Auch dann wird wieder ein Warnsignal durch die Steuerung 16 erzeugt und das 3/2-Wegeventil 3 in umgekehrter Weise, von der zweiten Schaltstellung B in die erste Schaltstellung A, verschoben.
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Um, insbesondere während des Verschiebens der Schaltstellungen A und B, ein unbeabsichtigtes Zurückströmen von Wasser aus der zweiten Fluiddruckleitung 8 in die erste Fluiddruckleitung 7 und somit in den Fluidbehälter 4 zu vermeiden, ist, zwischen dem ersten Fluidbehälter 4 und dem ersten Ventileingang 9, in der ersten Fluiddruckleitung 7, und auch umgekehrt zwischen dem zweiten Fluidbehälter 4 und dem zweiten Ventileingang 9, in der zweiten Fluiddruckleitung 7, jeweils ein Rückschlagventil 23 vorgesehen. Dieses Rückschlagventil 23 verhindert, den Rückfluss von Fluid von dem 3/2-Wegeventil 3 zurück in die Fluidbehälters 4, 5.
