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Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Stromteiler gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Aus der
EP 2 282 903 B1 ist ein hydraulischer Stromteiler bekannt. Der Stromteiler hat eine erste, eine zweite und eine dritte Anschlussstelle. Weiter ist eine einzige Druckwaage vorgesehen. Ein erster Fluidströmungspfad erstreckt sich ausgehend von der dritten Anschlussstelle über die Druckwaage zur ersten Anschlussstelle. Ein zweiter Fluidströmungspfad erstreckt sich ausgehend von der dritten Anschlussstelle über die Druckwaage zur zweiten Anschlussstelle. Der Stromteiler teilt in erster Linie den an der dritten Anschlussstelle heran strömenden Fluidstrom auf die erste und die zweite Anschlussstelle auf. In beiden Fluidströmungspfaden ist je eine gesonderte feste Drossel in der Druckwaage angeordnet. Die Druckwaage stellt sich so ein, dass der Druckabfall an den genannten Drosseln in beiden Fluidströmungspfaden gleich ist, so dass der Fluidstrom zu gleichen Teilen auf die erste und die zweite Anschlussstelle aufgeteilt wird. Wenn der Druck an der ersten bzw. der zweiten Anschlussstelle höher als der Druck an der dritten Anschlussstelle ist, ergibt sich ein Fluidstrom der, ausgehend von der ersten bzw. der zweiten Anschlussstelle zur dritten Anschlussstelle hin fließt. Der Nachteil dieses Stromteilers besteht darin, dass die beiden Drosseln sehr genau aufeinander abgestimmt werden müssen, damit der Fluidstrom genau zu gleichen Teilen auf die erste und die zweite Anschlussstelle aufgeteilt wird.
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Aus der
US 7 275 370 B2 ist eine hydraulische Ventilanordnung bekannt, welche die Funktion eins Stromteilers hat. Dabei ist dem ersten Fluidströmungspfad eine erste Druckwaage zugeordnet, wobei dem zweiten Fluidströmungspfad eine gesonderte zweite Druckwaage zugeordnet ist. Die Druckwaagen stellen dabei die Druckdifferenz zwischen dem höheren Druck der Drücke an der ersten und der zweiten Anschlussstelle und dem Druck an der dritten Anschlussstelle auf einen kleinen Wert ein. An an der jeweils vorgeschalteten, stetig verstellbaren Drossel ergibt sich damit ein definierter Druckabfall. Die Einstellung der verstellbaren Drossel bestimmt, in welchem Verhältnis der Fluidstrom auf die erste und die zweite Anschlussstelle aufgeteilt wird. Der Nachteil dieses Stromteilers besteht darin, dass ein Fluidstrom von der ersten bzw. der zweiten Anschlussstelle zur dritten Anschlussstelle hin nicht möglich ist. Weiter müssen die verstellbaren Drosseln sehr genau eingestellt werden, damit der Fluidstrom zu genau gleichen Teilen auf die erste und die zweite Anschlussstelle aufgeteilt wird.
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Der Vorteil des erfindungsgemäßen Stromteilers besteht darin, dass ein Durchflusss von der ersten bzw. der zweiten Anschlussstelle zur dritten Anschlussstelle hin möglich ist. Weiter wird der von der dritten Anschlussstelle heranströmende Fluidstrom genau gleich auf die erste und die zweite Anschlussstelle aufgeteilt. Eine genaue Abstimmung zweier Drosseln ist hierfür nicht erforderlich. Der Stromteiler ist besonders Platz sparend ausgebildet. Weiter ist er besonders kostengünstig. Darüber hinaus wird verhindert, dass Druckfluid zwischen der ersten und der zweiten Anschlussstelle ausgetauscht wird.
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Gemäß dem unabhängigen Anspruch wird vorgeschlagen, dass ein vom ersten Fluidströmungspfad verschiedener dritter Fluidströmungspfad vorgesehen ist, der sich ausgehend von der ersten Anschlussstelle über ein erstes Rückschlagventil zur dritten Anschlussstelle erstreckt, wobei ein vom zweiten Fluidströmungspfad verschiedener vierter Fluidströmungspfad vorgesehen ist, der sich ausgehend von der zweiten Anschlussstelle über ein zweites Rückschlagventil zur dritten Anschlussstelle erststreckt. Hierbei wird das von der
US 7 275 370 B2 bekannte Funktionsprinzip aufgegriffen. Dabei wird die Durchströmung von der ersten bzw. der zweiten zur dritten Anschlussstelle hin mit dem dritten und dem vierten Fluidströmungspfad ermöglicht, welche dem ersten bzw. dem zweiten Fluidströmungspfad parallel geschaltet sind.
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Unter einem Fluidströmungspfad soll im Rahmen der vorliegenden Anmeldung ein Pfad verstanden werden, entlang dem Druckfluid in wenigstens einem Betriebszustand des Stromteilers fließen kann. Bei dem Druckfluid handelt es sich vorzugsweise um Hydrauliköl.
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In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben.
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Es ist bevorzugt, dass das erste Rückschlagventil ausschließlich einen Fluidstrom von der ersten Anschlussstelle zur dritten Anschlussstelle zulässt. Damit ist sichergestellt, dass ein Fluidstrom von der dritten zur ersten Anschlussstelle zwingend über den ersten Fluidströmungspfad fließen muss, so dass die Stromteilerfunktion durch den dritten Fluidströmungspfad nicht beeinträchtigt wird.
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Es ist bevorzugt, dass das zweite Rückschlagventil ausschließlich einen Fluidstrom vor der zweiten Anschlussstelle zur dritten Anschlussstelle zulässt. Damit ist sichergestellt, dass ein Fluidstrom von der dritten zur zweiten Anschlussstelle zwingend über den zweiten Fluidströmungspfad fließen muss, so dass die Stromteilerfunktion durch den vierten Fluidströmungspfad nicht beeinträchtigt wird.
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Es ist bevorzugt, dass das erste und/oder das zweite Rückschlagventil jeweils eine vorgespannte Feder aufweisen. Vorzugsweise weist das erste und/oder das zweite Rückschlagventil jeweils einen gesonderten Ventilkörper auf, der von der zugeordneten Feder in Richtung eines zugeordneten Ventilsitzes belastet wird. Mit der Feder wird sichergestellt, dass die Rückschlagventile auch bei einem geringen Druck an der dritten Anschlussstelle verschlossen sind, wenn der dritte und der vierte Fluidströmungspfad nicht benutzt werden.
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Es ist bevorzugt, dass ein Wechselventil vorgesehen ist, dessen Eingänge an die erste bzw. an die zweite Anschlussstelle angeschlossen sind, wobei der Druck am Ausgang des Wechselventils die erste und die zweite Druckwaage in Schließrichtung beaufschlagt. Mit dem Wechselventil wird der höhere Druck der Drücke an der ersten und der zweiten Anschlussstelle ermittelt, wobei der ermittelte Druck am Ausgang des Wechselventils anliegt.
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Es ist bevorzugt, dass zwischen den Ausgang des Wechselventils und die erste und/oder die zweite Druckwaage jeweils eine Drossel geschaltet ist. Durch die Drosseln werden schnelle Bewegungen der Druckwaagen verhindert, welche von Druckschwankungen an der ersten bzw. der zweiten Anschlussstelle verursacht werden können. Weiter wird die Entstehung von Schwingungen vermieden.
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Es ist bevorzugt, dass im ersten und im zweiten Fluidströmungspfad neben der ersten bzw. der zweiten Druckwaage kein weiteres Ventilelement angeordnet ist. Die Erfinder haben erkannt, dass die aus der
US 7 275 370 B2 bekannten Drosseln vor den Druckwaagen nicht erforderlich sind, um eine gleichförmige Aufteilung des Fluidstroms auf die erste und die zweite Anschlussstelle zu bewirken.
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Es ist bevorzugt, dass die erste und/oder die zweite Druckwaage von einer vorgespannten Feder in Schließrichtung belastet werden. Hierdurch wird an der ersten bzw. an der zweiten Druckwaage ein Mindestdruckgefälle erzeugt, welches die Funktion der der Druckwaage vorgeschalteten Drosseln der
US 7 275 370 B2 übernimmt. Die beiden Druckwaagen mit den zugeordneten Federn sind vorzugsweise identisch ausgebildet, damit der Fluidstrom zu gleichen Teilen auf die erste und die zweite Anschlussstelle aufgeteilt wird.
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Es ist bevorzugt, dass ein quaderförmiges Gehäuse mit einem Symmetriepunkt vorgesehen ist. Ein derartiges Gehäuse lässt sich besonders einfach und kostengünstig herstellen.
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Es ist bevorzugt, dass das erste und das zweite Rückschlagventil punktsymmetrisch zum Symmetriepunkt im Gehäuse angeordnet sind. Vorzugsweise sind auch der dritte und der vierte Fluidströmungspfad punktsymmetrisch bezüglich des Symmetriepunkts ausgebildet. Damit haben der dritte und der vierte Fluidströmungspfad die exakt gleichen Strömungseigenschaften. Weiter ist die vorgeschlagene Anordnung der Rückschlagventile besonders Platz sparend.
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Es ist bevorzugt, dass die erste und die zweite Druckwaage punktsymmetrisch zum Symmetriepunkt im Gehäuse angeordnet sind. Vorzugsweise sind auch der erste und der zweite Fluidströmungspfad punktsymmetrisch bezüglich des Symmetriepunkts ausgebildet. Damit haben der erste und der zweite Fluidströmungspfad die exakt gleichen Strömungseigenschaften, so dass der Fluidstrom exakt zu gleichen Teilen auf die erste und die zweite Anschlussstelle aufgeteilt wird. Weiter ist die vorgeschlagene Anordnung der Druckwaagen besonders Platz sparend.
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Es ist bevorzugt, dass der Symmetriepunkt der geometrische Mittelpunkt des Gehäuses ist. Hierdruck ergibt sich ein besonders kompakter Stromteiler.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es stellt dar:
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1 einen Schaltplan eines erfindungsgemäßen hydraulischen Stromteilers;
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2 eine perspektivische Ansicht des Stromteilers nach 1;
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3 eine Seitenansicht des Stromteilers nach 1, wobei die Ansichtsrichtung in 2 entsprechend gekennzeichnet ist; und
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4 eine weitere Seitenansicht des Stromteilers nach 1, wobei die Ansichtsrichtung in 2 entsprechend gekennzeichnet ist.
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1 zeigt einen Schaltplan eines erfindungsgemäßen hydraulischen Stromteilers 10. Der Stromteiler 10 hat eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Anschlussstelle 11; 12; 13; 14. Ein erster Fluidströmungspfad 20 erstreckt sich ausgehend von der dritten Anschlussstelle 13 über eine erste Druckwaage 21 zur ersten Anschlussstelle 11. In dem ersten Fluidströmungspfad 20 ist neben der ersten Druckwaage 21 kein weiteres Ventilelement angeordnet. Die erste Druckwaage 21 hat eine geschlossene Stellung 24 und eine offene Stellung 25, wobei sie zwischen diesen Stellungen 24; 25 stetig verstellbar ist. In Öffnungsrichtung wird sie vom Druck an der dritten Anschlussstelle 13 beaufschlagt. In Schließrichtung wird sie vom Druck am Ausgang eines Wechselventils 60 beaufschlagt, wobei sie zusätzlich vom Druck einer vorgespannten Feder 22 belastet wird.
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Ein zweiter Fluidströmungspfad 30 erstreckt sich ausgehend von der dritten Anschlussstelle 13 über eine zweite Druckwaage 31 zur zweiten Anschlussstelle 12. In dem zweiten Fluidströmungspfad 30 ist neben der zweiten Druckwaage 31 kein weiteres Ventilelement angeordnet. Die zweite Druckwaage 31 hat eine geschlossene Stellung 34 und eine offene Stellung 35, wobei sie zwischen diesen Stellungen 34; 35 stetig verstellbar ist. In Öffnungsrichtung wird sie vom Druck an der dritten Anschlussstelle 13 beaufschlagt. In Schließrichtung wird sie vom Druck am Ausgang 62 des Wechselventils 60 beaufschlagt, wobei sie zusätzlich vom Druck einer vorgespannten Feder 32 belastet wird.
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An einem Eingang 61 des Wechselventils 60 liegt der Druck an der ersten Anschlussstelle 11 an, wobei am anderen Eingang 61 des Wechselventils 60 der Druck an der zweiten Anschlussstelle 12 anliegt. Am Ausgang 62 des Wechselventils 60 liegt also der höhere Druck der Drücke an der ersten und der zweiten Anschlussstelle 11; 12 an. Der freie Strömungsquerschnitt der ersten und der zweiten Druckwaage 21; 31 stellt sich also so ein, dass die Differenz zwischen dem Druck an der dritten Anschlussstelle 13 und dem Druck am Ausgang 62 des Wechselventils gleich dem Druckäquivalent der zugeordneten Feder 22; 32 ist. Dies gilt solange der Druck an der dritten Anschlussstelle 13 höher als die Drücke an der ersten und der zweiten Anschlussstelle 11; 12 ist.
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Weiter ist ein dritter Fluidströmungspfad 40 vorgesehen, der sich ausgehend von der ersten Anschlussstelle 11 über ein erstes Rückschlagventil 41 zur dritten Anschlussstelle 13 erstreckt. Das erste Rückschlagventil 41 lässt ausschließlich einen Fluidstrom von der ersten Anschlussstelle 11 zur dritten Anschlussstelle 13 zu, wobei es einen entgegengesetzt gerichteten Fluidstrom sperrt. Wenn der Druck an der ersten Anschlussstelle 11 höher als der Druck an der dritten Anschlussstelle 13 ist, fließt Druckfluid über den dritten Fluidströmungspfad 40, wobei der parallele erste Fluidströmungspfad 20 durch die erste Druckwaage 21 gesperrt wird.
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Darüber hinaus ist ein vierter Fluidströmungspfad 50 vorgesehen, der sich ausgehend von der zweiten Anschlussstelle 12 über ein zweites Rückschlagventil 51 zur dritten Anschlussstelle 13 erstreckt. Das zweite Rückschlagventil 51 lässt ausschließlich einen Fluidstrom von der zweiten Anschlussstelle 12 zur dritten Anschlussstelle 13 zu, wobei es einen entgegengesetzt gerichteten Fluidstrom sperrt. Wenn der Druck an der zweiten Anschlussstelle 12 höher als der Druck an der dritten Anschlussstelle 13 ist, fließt Druckfluid über den vierten Fluidströmungspfad 50, wobei der parallele zweite Fluidströmungspfad 30 durch die zweite Druckwaage 31 gesperrt wird.
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Das erste und das zweite Rückschlagventil 41; 51 sind vorzugsweise als leckagefreies Sitzventil ausgebildet. Sie sind vorzugsweise mit einer vorgespannten Feder 42; 52 ausgestattet, welche das entsprechende Rückschlagventil 41; 51 in die geschlossene Stellung vorspannt.
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Weiter ist auf die Drosseln 23; 33 und 63 hinzuweisen, welche dem Ausgang des Wechselventils 60 nachgeschaltet sind. Mit diesen Drosseln 23; 33; 63 werden Druckspitzen an der ersten und der zweiten Anschlussstelle 11; 12 abgedämpft, so dass diese sich nur in reduzierter Form zur ersten und zur zweiten Druckwaage 21; 31 und zur vierten Anschlussstelle 14 fortpflanzen können. Hierbei ist anzumerken, dass die vierte Anschlussstelle 14 in erster Linie zu Messzwecken dient, beispielsweise im Reparaturfall. Im Normalbetrieb ist die vierte Anschlussstelle 14 fluiddicht verschlossen.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Stromteilers 10 nach 1. Der Stromteiler 10 hat ein quaderförmiges Gehäuse 70, welches aus Stahl, Gusseisen oder Aluminium besteht. In der geometrischen Mitte des Gehäuses 10 ist ein Symmetriepunkt 71 angeordnet. Der Symmetriepunkt 71 ist dementsprechend der Schnittpunkt zweier Konstruktionslinien 72; 73, welche jeweils durch diagonal gegenüberliegende Ecken des Gehäuses 10 verlaufen.
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Auf der Vorderseite 80 des Gehäuses 70 ist mittig die dritte Anschlussstelle 13 angeordnet, welche in Form einer Gewindebohrung ausgebildet ist. Daneben ist die vierte Anschlussstelle 14 angeordnet. Die vierte Anschlussstelle 14 ist in Form einer Gewindebohrung ausgebildet, welche im Normalbetrieb mit einer gesonderten Verschlussschraube fluiddicht verschlossen ist. Innerhalb der vorstehend genannten Gewindebohrung ist die Drossel 63 angeordnet.
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Auf der Oberseite 82 des Gehäuses 10 ist die Drossel 23 angeordnet, welche der ersten Druckwaage 21 zugeordnet ist. Die Drossel 23 ist innerhalb einer Gewindebohrung angeordnet, welche mit einer gesonderten Verschlussschraube fluiddicht verschlossen ist.
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Auf der in 2 linken Seite 83 des Gehäuses 70 sind das Wechselventil 60, die erste Druckwaage 21 und das zweite Rückschlagventil 51 angeordnet. Das zweite Rückschlagventil 51 ist bezüglich des Symmetriepunkts 71 punktsymmetrisch zum ersten Rückschlagventil (Nr. 41 in 4) angeordnet. Die erste Druckwaage 21 ist bezüglich des Symmetriepunkts 71 punktsymmetrisch zur zweiten Druckwaage (Nr. 31 in 3, 4) angeordnet.
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3 zeigt eine Seitenansicht des Stromteilers 10 nach 1, wobei die Ansichtsrichtung in 2 entsprechend gekennzeichnet ist. Die 3 zeigt dementsprechend die Rückseite 81 des Stromteilers 10, welche der Vorderseite (Nr. 80 in 1) gegenüber liegt.
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Auf der Rückseite 81 sind die erste und die zweite Anschlussstelle 11; 12 angeordnet. Die erste und die zweite Anschlussstelle 11; 12 sind in Form von Gewindebohrungen ausgebildet. Sie sind punktsymmetrisch bezüglich der Symmetriemitte 71 angeordnet, wobei sie in der Nähe der zugeordneten Druckwaage 21; 31 platziert sind.
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In 3 ist außerdem zu erkennen, dass die erste und die zweite Druckwaage 21; 31 punktsymmetrisch zur Symmetriemitte 71 angeordnet sind.
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4 zeigt eine weitere Seitenansicht des Stromteilers 10 nach 1, wobei die Ansichtsrichtung in 2 entsprechend gekennzeichnet ist. Die 4 zeigt dementsprechend die rechte Seite 84 des Stromteilers 10, welche der linken Seite (Nr. 83 in 1) gegenüber liegt.
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Auf der rechten Seite 84 sind das erste Rückschlageventil 41 und die zweite Druckwaage 31 angeordnet. Weiter ist dort die Drossel 33 angeordnet, welche der zweiten Druckwaage 31 zugeordnet ist. Die Drossel 33 ist innerhalb einer Gewindebohrung angeordnet, welche mit einer gesonderten Verschlussschraube fluiddicht verschlossen ist.
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Weiter ist auf der rechten Seite 84 ein Befestigungsgewinde 75 in Form eines Innengewindes vorgesehen. Weitere (nicht dargestellte) Befestigungsgewinde sind auf der der Oberseite (Nr. 82 in 1) gegenüberliegenden Unterseite des Stromteilers 10 angeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Stromteiler
- 11
- erste Anschlussstelle
- 12
- zweite Anschlussstelle
- 13
- dritte Anschlussstelle
- 14
- vierte Anschlussstelle
- 20
- erster Fluidströmungspfad
- 21
- erste Druckwaage
- 22
- Feder der ersten Druckwaage
- 23
- Drossel der ersten Druckwaage
- 24
- geschlossene Stellung der ersten Druckwaage
- 25
- offene Stellung der ersten Druckwaage
- 30
- zweiter Fluidströmungspfad
- 31
- zweite Druckwaage
- 32
- Feder der zweiten Druckwaage
- 33
- Drossel der zweiten Druckwaage
- 34
- geschlossene Stellung der zweiten Druckwaage
- 35
- offene Stellung der zweiten Druckwaage
- 40
- dritter Fluidströmungspfad
- 41
- erstes Rückschlagventil
- 42
- Feder des ersten Rückschlagventils
- 50
- vierter Fluidströmungspfad
- 51
- zweites Rückschlagventil
- 52
- Feder des zweiten Rückschlagventils
- 60
- Wechselventil
- 61
- Eingang des Wechselventils
- 62
- Ausgang des Wechselventils
- 63
- Drossel der vierten Anschlussstelle
- 70
- Gehäuse
- 71
- Symmetriepunkt
- 72
- erste Konstruktionslinie
- 73
- zweite Konstruktionslinie
- 75
- Befestigungsgewinde
- 80
- Vorderseite
- 81
- Rückseite
- 82
- Oberseite
- 83
- linke Seite
- 84
- rechte Seite
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2282903 B1 [0002]
- US 7275370 B2 [0003, 0005, 0013, 0014]
