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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilanordnung zur Regulierung der Schließgeschwindigkeit eines hydraulischen Türschließers. Sie betrifft ferner einen hydraulischen Türschließer mit einer solchen Ventilanordnung.
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Ein hydraulischer Türschließer weist in der Regel einen in einem Schließergehäuse angeordneten, durch eine Feder beaufschlagten Kolben auf, der mit einer Welle zusammenwirkt, an der ein Hebel zum Betätigen einer Tür angeordnet ist. Beim Öffnen der Tür wird der Hebel betätigt und über die Welle und den Kolben die am Kolben anliegende Feder gespannt. Dabei kann die im Schließergehäuse befindliche Hydraulikflüssigkeit über Hydraulikkanäle und Ventile von einer Kolbenseite auf die andere überströmen, da sich die Kolbenräume beiderseits des Kolbens durch dessen Verschiebung verändern. Beim Öffnen der Tür wird hierbei ein möglichst leichtes Überströmen der Hydraulikflüssigkeit ermöglicht, um ein ungebremstes Betätigen der Tür zu erzielen. Beim selbsttätigen Schließen der Tür wird durch das Entspannen der beim Öffnen gespannten Feder der Kolben wieder in seine Ausgangslage zurückgeführt, wobei die Hydraulikflüssigkeit wieder überströmen muss. Durch die Anordnung wenigstens eines Hydraulikkanals mit Ventilen kann der Schließvorgang gebremst erfolgen, wobei mehrere Phasen des Schließvorgangs mit unterschiedlichen Schließgeschwindigkeiten möglich sind, wodurch ein sicheres Schließen der Tür gewährleistet werden kann.
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Infolge der von der Temperatur abhängigen Viskosität der Hydraulikflüssigkeit, insbesondere Öl, kann sich bei sinkender Temperatur aufgrund der zunehmenden Viskosität der Hydraulikflüssigkeit die Schließgeschwindigkeit des hydraulischen Türschließers verringern, was in der Regel unerwünscht ist.
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In der
AT 234 003 B ist eine Bremseinrichtung zur Regulierung der Schließgeschwindigkeit in einem Türschließer beschrieben. Hierzu liegt in einem Strömungskanal für das durch die Bewegung eines Kolbens verdrängte Hydrauliköl ein kegelstumpfförmiger Ventilkörper, durch den der Durchfluss des Hydrauliköls geregelt wird. Gleichzeitig ist eine Verschiebung des Ventilkörpers über ein thermisches Stellglied abhängig von der Temperatur des Hydrauliköls möglich. Die Wirkung des Ventilkörpers auf die Schließgeschwindigkeit der Tür wird also mit der Regelung bei Temperaturänderung zusammengelegt, weshalb bei der Voreinstellung Kompromisse gemacht werden müssen. Auch besteht die Gefahr, dass bei eintretender Alterung des thermischen Stellglieds und dessen damit einhergehender veränderter Funktion der Durchfluss des Hydrauliköls, also die Bewegung des Kolbens, nicht mehr funktioniert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventilanordnung sowie einen hydraulischen Türschließer der eingangs genannten Art anzugeben, mit denen auf möglichst einfache und zuverlässige Art und Weise eine optimale Temperaturstabilität gewährleistet wird. Dabei soll insbesondere die Schließgeschwindigkeit zumindest im Wesentlichen von der Temperatur unabhängig gehalten werden.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ventilanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. einen hydraulischen Türschließer mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Ventilanordnung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Ventilanordnung zur Regulierung der Schließgeschwindigkeit eines hydraulischen Türschließers umfasst wenigstens einen von einem Strömungskanal des Türschließers abgezweigten Abströmkanal, dem ein Ventilglied zugeordnet ist, das über ein thermisches Stellglied so beaufschlagbar ist, dass der Abströmkanal während eines jeweiligen Schließvorgangs in Abhängigkeit von der Temperatur des in dem Strömungskanal geführten Fluids zum Strömungskanal hin geöffnet bzw. geschlossen wird.
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Aufgrund dieser Ausbildung ist auf einfache und zuverlässige Art und Weise eine optimale Temperaturstabilität des hydraulischen Türschließers gewährleistet. Die Schließgeschwindigkeit des Türschließers ist zumindest im Wesentlichen unabhängig von der Temperatur.
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Dabei ist das Ventilglied bevorzugt so über das thermische Stellglied beaufschlagbar, dass der Abströmkanal zum Strömungskanal hin geöffnet wird, sobald die Fluidtemperatur einen vorgebbaren Temperaturgrenzwert unterschreitet. Zweckmäßigerweise ist das Ventilglied zudem so über das thermische Stellglied beaufschlagbar, dass der Abströmkanal zum Strömungskanal hin geschlossen wird, sobald die Fluidtemperatur den vorgebbaren Grenzwert überschreitet.
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Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilanordnung besteht das thermische Stellglied aus einem eine Formgedächtnislegierung enthaltenden Material, wobei dieses thermische Stellglied insbesondere eine aus einem eine Formgedächtnislegierung enthaltenden Material bestehende Feder, insbesondere Schraubendruckfeder, umfassen kann.
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Formgedächtnislegierungen sind spezielle Metalle, die in zwei unterschiedlichen Kristallstrukturen existieren können, was darauf beruht, dass sich diese Metalle trotz nachfolgender starker Verformung scheinbar an eine frühere Formgebung erinnern können. Dabei können die Formgedächtnislegierungen unterschiedliche Formgedächtniseffekte ausführen, wobei der jeweils gewünschte Effekt durch eine entsprechende Fertigungs- und
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Werkstofftechnik realisierbar ist und durch Abstimmung von Einsatztemperaturen bzw. Optimierung der Effektgrößen antrainiert werden kann.
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Die verschiedenen Effekte solcher Formgedächtnislegierungen können nun insbesondere dazu genutzt werden, das Ventilglied so zu beaufschlagen, dass der Abströmkanal zum Strömungskanal hin geöffnet wird, sobald die Fluidtemperatur einen vorgebbaren Temperaturgrenzwert überschreitet, und zum Strömungskanal hin geschlossen wird, sobald die Fluidtemperatur den vorgebbaren Temperaturgrenzwert überschreitet.
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Wird der vorgebbare Temperaturgrenzwert unterschritten und der Abströmkanal zum Strömungskanal hin geöffnet, so kann das Fluid über einen zusätzlichen definierten Öffnungsquerschnitt abströmen, womit die bei tieferen Temperaturen erhöhte Viskosität des Fluids zumindest im Wesentlichen kompensiert wird. Damit kann die Schließgeschwindigkeit des hydraulischen Türschließers trotz höherer Viskosität des Fluids zumindest im Wesentlichen unverändert gehalten werden. Sobald die Fluidtemperatur wieder über den vorgebbaren Temperaturgrenzwert ansteigt, wird der Abströmkanal zum Strömungskanal hin wieder geschlossen, womit dem Umstand Rechnung getragen wird, dass sich bei höheren Temperaturen wieder eine geringere Viskosität des Fluids ergibt, diese also wieder eine höhere Fließfähigkeit besitzt.
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Gemäß einer zweckmäßigen praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilanordnung ist das dem Abströmkanal zugeordnete Ventilglied als Drosselelement ausgeführt, das bei zum Strömungskanal hin geöffnetem Abströmkanal einen Drosselspalt definiert, durch den der über den Abströmkanal abgeführte Fluidstrom gedrosselt wird.
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Der Abströmkanal mündet an seinem vom Strömungskanal abgewandten Ende bevorzugt in einen drucklosen Raum.
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Dem Strömungskanal kann ein Ventilglied zugeordnet sein, das eine Drosselstelle im Strömungskanal definiert. Über ein solches Ventilglied kann insbesondere die Überströmgeschwindigkeit der Hydraulikflüssigkeit und damit die Schließgeschwindigkeit des betreffenden Türschließers beeinflusst werden. Der Abströmkanal kann insbesondere im Bereich der durch dieses Ventilglied definierten Drosselstelle von dem Strömungskanal abgezweigt sein.
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Der Abströmkanal kann auch im Bereich zwischen dem thermischen Stellglied und seinem vom Strömungskanal abgewandten Ende eine Drossel umfassen. Damit wird unter anderem erreicht, dass das thermische Stellglied frei vom Drosseldruck ist.
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Der Abströmkanal kann insbesondere auch über eine Drosselbohrung mit dem Strömungskanal verbunden sein. Dabei ist beispielweise auch eine solche Ausführung der erfindungsgemäßen Ventilanordnung denkbar, bei der die Drosselbohrung zusätzlich zu dem durch das dem Abströmkanal zugeordnete Ventilglied definierten Drosselspalt vorgesehen ist, also eine zweite Drosselstelle bildet.
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Das Ventilglied kann beispielsweise kugelförmig oder auch kegelförmig ausgeführt sein. Dabei erfolgt mit einem kegelförmigen Ventilglied eine relativ langsamere Öffnung des Abströmkanals.
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Grundsätzlich können auch mehrere von dem Strömungskanal abgezweigte Abströmkanäle vorgesehen sein. In einem solchen Fall kann es von Vorteil sein, wenn die Ventilglieder der Abströmkanäle durch die jeweiligen thermischen Stellglieder so beaufschlagbar sind, dass die Abströmkanäle zumindest teilweise bei unterschiedlichen Temperaturgrenzwerten zum Strömungskanal hin geöffnet bzw. geschlossen werden. Mit mehreren solchen Schließgeschwindigkeitsregulierungen mit verschiedenen Temperaturgrenzwerten kann die Funktionalität des hydraulischen Türschließers weiter verbessert werden.
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Mit der erfindungsgemäßen Ventilanordnung wird eine relativ hohe Temperaturstabilität des hydraulischen Türschließers erreicht. Eine Änderung der bereits vorgesehenen Regulierventile ist nicht erforderlich. Die erfindungsgemäße Ventilanordnung ist unabhängig vom jeweiligen Ventiltyp mit allenfalls minimalen Anpassungen realisierbar. Eine Beeinträchtigung der Grundfunktionen der Regulierventile ist ausgeschlossen.
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Der erfindungsgemäße hydraulische Türschließer zeichnet sich dadurch aus, dass er mit einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung versehen ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung mit infolge einer relativ tieferen Fluidtemperatur zum Strömungskanal hin offenem Abströmkanal,
- 2 eine schematische Darstellung der Ventilanordnung gemäß 1, wobei der Abströmkanal infolge einer relativ höheren Fluidtemperatur jedoch zum Strömungskanal hin geschlossen ist,
- 3 eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung mit einer dem Abströmkanal zugeordneten, im Bereich zwischen dem thermischen Stellglied und dem vom Strömungskanal abgewandten Ende des Abströmkanals angeordneten separaten Drossel, wobei der Abströmkanal infolge einer relativ tieferen Fluidtemperatur wieder zum Strömungskanal hin offen ist,
- 4 eine schematische Darstellung der Ventilanordnung gemäß 3, wobei der Abströmkanal infolge einer relativ höheren Fluidtemperatur jedoch zum Strömungskanal hin geschlossen ist,
- 5 eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung, bei der der Abströmkanal über eine Drosselbohrung oder separate Drossel mit dem Strömungskanal verbunden ist, wobei der Abströmkanal infolge einer relativ tieferen Fluidtemperatur wieder zum Strömungskanal hin offen ist, und
- 6 eine schematische Darstellung der Ventilanordnung gemäß 5, wobei der Abströmkanal infolge einer relativ höheren Fluidtemperatur jedoch zum Strömungskanal hin geschlossen ist.
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1 zeigt in schematischer Darstellung eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung 10 zur Regulierung der Schließgeschwindigkeit eines hydraulischen Türschließers.
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Die Ventilanordnung 10 umfasst wenigstens einen von einem Strömungskanal 12 des Türschließers abgezweigten Abströmkanal 14, dem ein Ventilglied 16 zugeordnet ist. Dabei ist das Ventilglied 16 über ein thermisches Stellglied 18 so beaufschlagbar, dass der Abströmkanal 14 während eines jeweiligen Schließvorgangs in Abhängigkeit von der Temperatur des in dem Strömungskanal 12 geführten Fluids zum Strömungskanal 12 hin geöffnet bzw. geschlossen wird.
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Dabei ist das Ventilglied 16 über das thermische Stellglied 18 insbesondere so beaufschlagbar, dass der Abströmkanal 14 zum Strömungskanal 12 hin geöffnet wird, sobald die Fluidtemperatur einen vorgebbaren Temperaturgrenzwert unterschreitet, und zum Strömungskanal 12 hin geschlossen wird, sobald die Fluidtemperatur den vorgebbaren Temperaturgrenzwert überschreitet.
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Dabei kann das thermische Stellglied 18 insbesondere aus einem eine Formgedächtnislegierung enthaltenden Material bestehen, wobei es, wie dargestellt, insbesondere eine aus einem eine Formgedächtnislegierung enthaltenden Material bestehende Feder umfassen kann, bei der es sich im vorliegenden Fall beispielsweise um eine Schraubendruckfeder handelt.
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Das dem Abströmkanal 14 zugeordnete Ventilglied 16 kann insbesondere als Drosselelement ausgeführt sein, das bei zum Strömungskanal 12 hin geöffnetem Abströmkanal 14 einen Drosselspalt 22 definiert, durch den der über den Abströmkanal 14 abgeführte Fluidstrom gedrosselt wird.
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An seinem vom Strömungskanal 12 abgewandten Ende mündet der Abströmkanal in einen drucklosen Raum 24.
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Dem Strömungskanal 12 kann ein Ventilglied 26 zugeordnet sein, das eine Zugangsbohrung verschließt oder alternativ eine Drosselstelle 28 im Strömungskanal 12 definiert. Über
ein solches Ventilglied 26 kann insbesondere die Überströmgeschwindigkeit der Hydraulikflüssigkeit und damit die Schließgeschwindigkeit des betreffenden Türschließers beeinflusst werden. Der Abströmkanal 14 kann insbesondere im Bereich der durch dieses Ventilglied 26 definierten Drosselstelle 28 von dem Strömungskanal 12 abgezweigt sein.
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Der Abströmkanal 14 kann über eine nicht gezeigte Abströmbohrung mit dem drucklosen Raum 24 verbunden sein, der hier ebenfalls nicht näher dargestellt ist. Die Flussrichtung des Fluids, beispielsweise Öl, in dem Strömungskanal 12 ist durch einen Pfeil 30 angedeutet.
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Das thermische Stellglied 18 arbeitet im vorliegenden Fall auf der Basis eines sogenannten Zweiweg-Effekts, durch den sich die betreffende Formgedächtnislegierung an zwei Formen, nämlich eine bei hoher und eine bei niedriger Temperatur „erinnert“.
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1 zeigt die betreffende Ventilanordnung 10 mit infolge einer relativ tieferen Fluidtemperatur zum Strömungskanal 12 hin offenem Abströmkanal 14, wodurch die höhere Viskosität des Fluids kompensiert und die Schließgeschwindigkeit des hydraulischen Türschließers entsprechend im Wesentlichen unverändert gehalten wird.
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Demgegenüber zeigt 2 eine schematische Darstellung dieser Ventilanordnung 10 gemäß 1, bei der der Abströmkanal 14 infolge einer relativ höheren Fluidtemperatur zum Strömungskanal 12 hin wieder geschlossen ist.
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3 zeigt in schematischer Darstellung eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung 10 mit einer dem Abströmkanal 14 zugeordneten, im Bereich zwischen dem thermischen Stellglied 18 und dem vom Strömungskanal 12 abgewandten Ende des Abströmkanals 14 angeordneten separaten Drossel 32, die über eine Abströmbohrung 34 mit dem drucklosen Raum 24 verbunden ist. Die Drossel 32 ist auch nach der Abströmbohrung 34 wirksam anordenbar.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das thermische Stellglied 18 frei vom Drosseldruck.
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Im Übrigen besitzt diese Ventilanordnung 10 zumindest im Wesentlichen wieder denselben Aufbau wie die in den 1 und 2 dargestellte Ventilanordnung 10. In der Darstellung gemäß 3 ist der Abströmkanal 14 infolge einer relativ tieferen Fluidtemperatur wieder zum Strömungskanal 12 hin offen. Demgegenüber ist der Abströmkanal 14 dieser Ventilanordnung 10 in der Darstellung gemäß 4 infolge einer relativ höheren Fluidtemperatur zum Strömungskanal 12 hin geschlossen.
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5 zeigt in schematischer Darstellung eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung 10, bei der der Abströmkanal 14 über eine Drosselbohrung 36 mit dem Strömungskanal 12 verbunden ist. Bei dieser Ausführung weist der Abströmkanal 14 also in Strömungsrichtung vor dem durch das ihm zugeordnete Ventilglied 16 definierten Drosselspalt 22 eine weitere Drosselstelle auf.
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Auch im vorliegenden Fall arbeitet die betreffende Formgedächtnislegierung des thermischen Stellglieds 18 auf der Basis eines sogenannten Einweg-Effekts, der durch eine einmalige Formänderung beim Aufheizen einer zuvor im martensitischen Zustand, das heißt in einer Phase niedriger Temperatur, pseudoplastisch verformten Probe gekennzeichnet ist.
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Im Übrigen besitzt diese Ventilanordnung 10 gemäß 5 zumindest im Wesentlichen wieder denselben Aufbau wie die Ventilanordnung 10 gemäß 1. Dabei mündet der Abströmkanal 14 auch im vorliegenden Fall an seinem vom Strömungskanal 12 abgewandten Ende wieder über eine Abströmbohrung 34 (vgl. auch 3) in den drucklosen Raum 24.
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In der Darstellung gemäß 5 ist der Abströmkanal 14 infolge einer relativ tieferen Fluidtemperatur wieder zum Strömungskanal 12 hin offen. Demgegenüber ist der Abströmkanal 14 in der Darstellung gemäß 6 infolge einer relativ höheren Fluidtemperatur zum Strömungskanal 12 hin geschlossen.
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Das Ventilglied 16 sowie gegebenenfalls auch das Drosselelement 26 können wie dargestellt jeweils beispielsweise kugelförmig ausgeführt sein. Es ist jedoch beispielsweise auch eine kegelförmige Ausführung dieser Ventilglieder 16 und Drosselelemente 26 denkbar.
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Zudem können auch mehrere von dem Strömungskanal 12 abgezweigte Abströmkanäle 14 vorgesehen sein. In diesem Fall können die Ventilglieder 16 der Abströmkanäle 14 durch die jeweiligen thermischen Stellglieder 18 auch so beaufschlagbar sein, dass die Abströmkanäle 14 zumindest teilweise bei unterschiedlichen Temperaturgrenzwerten zum Strömungskanal 12 hin geöffnet bzw. geschlossen werden.
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In den verschiedenen Figuren sind einander entsprechenden Teilen gleiche Bezugszeichen zugeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Ventilanordnung
- 12
- Strömungskanal
- 14
- Abströmkanal
- 16
- Ventilglied
- 18
- thermisches Stellglied
- 22
- Drosselspalt
- 24
- druckloser Raum
- 26
- Ventilglied
- 28
- Drosselstelle
- 30
- Pfeil, Strömungsrichtung
- 32
- Drossel
- 34
- Abströmbohrung
- 36
- Drosselbohrung
