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Mengenregelventil -Die Erfindung bezieht sich auf ein Mengenregelventil
mit einer den Durchsatz zum Verbraucher bestimmenden Öffnung sowie mit einem als
Druckregelventil wirkenden Differentialkolben, dessen beide gegenüberliegende Druckflächen
einerseits vom Druck am Einlaß und andererseits vom Druck an der Verbraucheröffnung
beaufschlägt -werden.
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Bei einem bekannten derartigen Ventil ist diese Öffnung als Drosselstelle
mit unveränderbärem Durchflußquerschnitt ausgebildet, wobei der Differentialkolben-
die Funktion eines Steuerventils hat; welches den Durchsatz zum Verbraucher nicht
direkt -durch Querschnittsänderung des Hauptströmungspfades beeinflußt, sondern
indirekt durch .die Steuerung eines zweiten Differentialkolbens, derart, daß dieser
zweite Differentialkolben .beim Überschreiten .eines vörgebbaren Eingangsdruckes-den
Häuptströmungspfäd hinter der erwähnten Drosselstelle mit der Rückölleitung kurzschließt,
- wobei gleichzeitig - die Rückölleitung vom Verbraucher gesperrt - wird. Dieses
bekannte Ventil erlaubt daher keine konstante Mengenregelung eines Verbrauchers,
beispielsweise eines Hydromotors, bei schwankenden Belastungen dieses Verbrauchers,
sondern spricht vielmehr als Funktion des von der Pumpe gelieferten Durchsatzes
an. Wenn nämlich dieser von der Pumpe gelieferte Durchsatz einen bestimmten Wert
überschreitet, .wird die- Druckmittelzufuhr zum Verbraucher verringert bzw. unterbrochen.
Es besteht kein direkter definierter Zusammenhang zwischen dem Druckabfall -längs
der Drosselstelle und der Regelung der dieser Drosselstelle zugeführten Flüssigkeitsmenge,
zumal der zweite Differentialkolben durch die Druckänderung in einer Hilfskammer
gesteuert wird, deren Zuführungsleitung als Funktion der Stellung des ersten Differentialkolbens.
geschlossen bzw. geöffnet ist.. -Andere bekannte Mengenregelventile arbeiten derart,
daß der Druckabfall längs einer einstellbaren Öffnung konstant gehalten wird, wobei
der Querschnitt dieser Öffnung zur Einstellung. des Ventils direkt von Hand verändert
werden muß: Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, -ein Ventil des eingangs beschriebenen
Typs derart zu verbessern, daß der Durchsatz zu einem Verbraucher auch bei schwankenden
Drücken im Verbraucher und in der Druckmittelquelle selbsttätig konstant gehalten
wird und außerdem 'durch elektrische Signale, die durch ein an sich bekanntes elektrisches
Regelventil erzeugbar sind, - in Abhängigkeit von beliebigen vorgegebenenBetriebsgrößen
möglichst verzögerungsfrei und genau gesteuert werden kann. Dabei erlaubt diese
elektrische Steuerung auch eine Fernbetätigung des Ventils. Ausgehend von einem
Mengenregelventü der eingangs beschriebenen Art ist die Erfindung zur Lösung dieser
Aufgabe dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialkolben den Druckabfall an der
Verbraucheröfffnung konstant hält und zwischen der Druckmittelquelle und der" Verbraucheröffnung
liegt, daß die Größe der Verbraucheröffnung durch die veränderbare Stellung eines
zweiten Differentialkolbens steuerbar ist und diese Stellung in der Weise vörgebbar
ist, daß ein in einem Parallelweg zum Häuptströmungsweg angeordnetes, an 'sich bekanntes
elektrisches Regelventil für eine bestimmte elektrische Erregung einen konstant
bleibenden Druckabfall längs-eines bestimmten Abschnitts in diesem Parallelweg erzeugt
und die beiden - Räume unter den beiden Druckflächen des zweiten Differentialkolbens
mit zwei verschiedenen Stellen dieses Parallelwegs verbünden- sind.
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Auf diese Weise wird erreicht, daß nicht etwa ein elektrisch betätigbares
Stellglied diekt auf das die veränderbare Öffnung bestimmende- Organ einwirkt, weil
eine solche Maßnahme einerseits einen viel zu hohen Strombedarf für dieses -Stellglied
erforderte und andererseits nur eine sehr grobe Regelung ermög= lichte, sondern
daß die Einstellung der veränderbaren Öffnung durch einen zweiten Differentialkolben-auf
hydraulischem Weg erfolgt, wobei der dazu erforder= liche Hilfsdruck von einem kleinen
elektrischen Regelventil aufgebracht wird, das ohne jede Beeinflussung des ersten,
als Druckregelventil wirkenden Differentialkolbens eine sehr genaue und feine Einstellung
des zweiten - Differentialkolbens- und _damit der veränderbaren- Öffnung ermöglicht.
Weitere
Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 die Seitenansicht einer ersten Ausführungsform
eines Mengenregelvefftils;-F i g. 2 einen Schnitt durch diese Ausführungsform einschließlich
des elektrischen Regelventils und-- der dazugehörigen elektrischen Schaltung, F
i g. 3 einen Schnitt durch"die zweite Ausführungsform eines Mengenregelventils mit
zugehöriger elektrischer Schaltung und F i g. 4 einen vergrößerten Teilschnitt durch
das elektrische Regelventil nach F i g. 3.
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F i g. 2 zeigt firn einzelnen eine Druckflüssigkeitsquelle 10, einen
Verbraucher 11 in Form eines Hydromotors, ein Mengenregelventill 12 und ein Regelventil
13 sowie eine elektrische Schaltung 14.
Das Mengenregelventi112 ist in Reihe
mit der Druckflüssigkeitsquelle 10 und dem Verbraucher 11 geschaltet. Das Regelventil
13 steuert- das Mengenregelventil 12 in Abhängigkeit von einem elektrischen Strom,
der von der Schaltung 14 geliefert wird, und den Elektromagneten 114 speist. Die
Drucklssigkeitsquelle 10 besteht aus einem Elektromotor 16" einer Pumpe 17, einem
Druekbegrenzungsventil 22, einer Ansaugleitung 20 sowie einer Leitung 21 und einer
Rückölleitung 23 und einem Tarik 18. Sie speist die Hochdruckleitung 24.
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Der Verbraucher 11 ist über die Leitung 26 mit der Verbraucheröffnung
27 des Mengenregelventils 12 verbunden. Eine Rückölleitung 28 führt vom Hydromotor
zum Tank 18.
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Eine Rückölleitung 30 verbindet den Rückölanschluß 31 des Mengenregelventils
12 und den Niederdruckauslaß 104 des Regelventils 13 mit dem Tank 18. Das Mengenregelventil
12 liefert in Abhängigkeit von einem Druckabfall im Regelventil 13 einen konstanten
Durchsatz an den Verbraucher 11. Der Rest des Förderstroms der Pumpe 17 fließt über
die Rücköl-Leitung 23 in den Tank ab. Die Anlage liefert einen konstanten Durchsatz,
auch wenn sich der Druck in der Höchdruckleitüng 24 oder dem Verbraucherauslaß 27
ändern sollte.
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Das Mengenregelventil 12 in F i g. 2 ist in einem Gehäuse 33 untergebracht.
Es weist zwei senkrecht im Abstand voneinander angeordnete parallele Bohrungen 34
und 35 auf. Die Bohrung 34 enthält die Elemente, die einen konstanten Druckabfall
längs der veränderlichen Öffnung aufrechterhalten. Die Bohrung 35 enthält die Elemente,
die die veränderliche Öffnung bilden, deren Strömungsquerschnitt vorn Regelventil
13 gesteuert wird. Der Strömungsquerschnitt der veränderlichen Öffnung bestimmt
den Durchsatz zum Verbraucher 11.
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In Bohrung 34 ist eine zylindrische Hülse 36 enthalten, welche im
Abstand. voneinander angeordnete Ringnuten 37, 38 und 39 aufweist, Sie ist von einer
Seite in die Bohrung 34 eingesetzt und wird durch einen Sprengring 41 gehalten.
Die Hülse 36 ist mittels eines O-Ringes abgedichtet, der in der Ringnut 37 nahe
dem Sprengring 41 liegt. Sie weist eine sich aufwärts, aber nicht durch das obere
Ende erstreckende Zentralbohrung 42 aufs die mit den Ringnuten 38 und 39 durch Durchlässe
43 und 44 verbunden ist.
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Ein Schieberkolben 46 ist in der' Bohrung 34 angeordnet und
besteht aus einem Differentialkolben 47, dessen Durchmesser gleich dem der Bohrung;
34 ist, und ei ein Schaft 48, der einen kleineren Durchmesser hat, in die Bohrung
42 der Hülse 36 hineinragt und sich in ihr hin und her bewegen kann. Dieser Schaft
48 weist eine Ringnut 50 zwischen zwei Bunden 51 und 52 auf. Der Bund 51 dient nur
zur Führung und Lagerung des Schieberkolbens 46 und schließt niemals die Durchlässe
43 ab.
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Die obere Steuerkante des Bundes 52 bildet mit den Durchlässen 44
ein Ventil zur Kontrolle des Durchsatzes durch die Durchlässe 44 in Abhängigkeit
von der senkrechten Stellung des Schieberkolbens 46. Der Schieberkolben 46 weist
eine senkrechte Bohrung 53 auf, die sich von der oberen Stirnfläche des Schaftes
48
nach unten erstreckt und über eine -Querbohrung 54 mit der Oberseite des
Differentialkolbens 47 in Verbindung steht.
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Der Scheberkolben 46 wird von einer Feder 55 aufwärts - in die dargestellte
Lage - gedrückt. Die Feder 55 ist zwischen dem Differentialkolben 47 und .einem
Klotz 56 eingespannt. Sie hat eine geringe Federsteife. Das heißt, die Kraft, die
sie aufbringt, wenn sie zusammengedrückt wird, ist nahezu-unabhängig von der erfölgteri
relativen Zusammendrückungg. Der Block 56 ist in das andere Ende der Bohrung 34
eingesetzt. Er wird von dem -O-Ring 57 abgedichtet und von dem Sprengring 58 gehalten.
Der Klotz 56 bildet einen Anschlag, der den - Abwärtshub des Schieberkolbeng 46
in der Bohrung 34 begrenzt.
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Der Raum, der in der Böhrung 34 zwischen der oberen Fläche des Differentialkolbens
47 und dem ihr benachbarten Ende der Hülse 36 gebildet wird, ist mit. der Ringnut
39 über eine Bohrung 60 in der Hülse 36 verbunden; die sich von den Durchlässen
44 zum Boden der Hülse 36 erstreckt.
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.Die andere. Bohrung 35 in Gehäuse 33 enthält die Elemente, die -eine
-veränderliche Öffnung bilden, um
den Durchsatz zum Verbraucher 11 zu bestimmen.
Wie man. aus F i g. 2 ersieht, sind die Elemente, die die Bohrung 35 enthält, denen
in Bohrung 34 gleich, aber um 1$0° gedreht angeordnet. Bohrung 35 ist finit einer
Hülse 61 versehen, die im Abstand zueinander angeordnete Ringnuten, 62 und 63 sowie
64 aufweist. Sie ist mit einem. O-Ring in der Ringnut 64 abgedichtet und wird durch:
den Sprengring 65 gehalten, Die Hülse 61 ist mit einer sich nach unten erstreckenden
Axialbohrung 68 versehen,. die über die Durchlässe 69 und 70 mit den Ringnuten 62
und 63 verbunden ist.
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Ein Schieberkölben 72 ist gleitend in den Bohrungen 35 und 68 angeordnet.
Er zeigt den gleichen Aufbau wie der Schieberkolben 46, Er hat einen Differentialkolben
73; der in die Bohrung 33 eingepaßt ist, und einen Schaft 74, der sich in Bohrung
68 erstreckt und sich in ihr hin und her bewegt. Dieser Schaft 74 ist mit einer
Ringnut 75 und zwei Bunden 76 und 77 versehen. Der Bund 76-bildet mit den Durchlässen
69 die veränderliche Öffnung, Der Strömungsquerschnitt dieser Öffnung hängt von
der axialen Stellung der unteren Steuerkante des Bundes 76 in bezug auf die Durchlässe
79 ab: Der Strömungsquerschnitt dieser Öffnung bestimmt den Durchsatz zur Verbraucheröffnung
27. Der Bund 77 dient nur zur Führung und schließt niemals die Durchlässe 70 ab.
Eine Bohrung 79 erstreckt sieh aufwärts im Schieberkolben 72 und verbindet das untere
Ende des Schaftes 74 mit der Unterseite des Differentialkolbens 73 durch die Querbohrung
80.
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Der Schieberkolben-72. wird in der Böhrung 35 von _ einer Feder 81
abwärts, gedrückt, die-. eine groß,
Federsteife hat, d. h.,
die von der Feder aufgebrachte Kraft hängt sehr stark von ihrer relativen Zusammen=
drückung ab. Die Feder 81 ist zwischen dem Differentialkolben 73 und dem Klotz 82
eingespannt; der in der Bohrung 35 mit einem O--Ring abgedichtet angeordnet ist
und von dem Sprengring 84 gehalten wird. Eine Bohrung 86 verbindet den Raum, der
von der Wand der Bohrung 34 und der Ringnut 38 der Hülse 36 gebildet wird, mit dem
Kontrollraum, der von der Wand der Bohrung 35 und der oberen Fläche des Differentialkolbens
73 gebildet wird. Dieser Kontrollraum weist einen Rückölanschluß 31 auf, der an
die Rückölleitung 30 angeschlossen ist. Eine Bohrung 88 verbindet den Raum, der
vors der Wand der Bohrung 34 und der Nut 39 in der Hülse 36 gebildet wird, mit dem
entsprechenden Raum 'der Bohrung 35, der in der Hülse 61 von der Ringnut 62 gebildet
wird. Eine dritte Bohrung 87 leitet den Druck der Leitung 26 dem Raum der Bohrung
34 zu, der sich unter der Unterfläche des 47 befindet. Regelventilanschlüsse 89
und 90 im Gehäuse 33 treten in den Raum der Bohrung 35, der von der Nut 62 gebildet
wird, und in deii Kontrollraum zwischen der Unterseite des Differentialkolbens 73
und dem oberen Ende der Hülse 61 ein. Das Regelventil der E i g. 2 Die Einstellung
des Mengenregelventils 12 wird von einem elektrohydraulischen Regelventil -13 kontrolliert.
In F i g. 2 ist das Regelventil 13 der Übersichtlichkeit wegen getrennt vom Mengenregelvßgtil
12 dargestellt, aber es wird in der Praxis vorgezogen, es unmittelbar an das Merigenregelventil
anzubauen oder es auf seinem oberen Ende zu montieren, wie es auf F i g. 1 dargestellt
ist.
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Das Regelventil 13 ist in einem Gehäuse untergebracht, welches
aus zwei Teilen 95 und 96 besteht, die miteinander verbunden sind. Das untere Gehäuseteil
96 weist eine ebene Unterbäche zur Montage auf einen Block 97 auf, der in der Praxis
an das Mengenregelventil 12 angrenzen kann. Ein O-Ring 101 dichtet das Gehäuseteil
96 gegen die Oberfläche des Blocks 97 ab. Eine Einlaßleitung 98 führt vom Regelventilanschluß
89 des Mengenregelventils 12 über eine gedrosselte Öffnung 99 zur Oberfläche des
Blocks 97, wo er einen Einlaß 100 bildet. Eine Bohrung 102 tritt in die Bohrung
89 zwischen der gedrosselten Öffnung 99 und dem Einlaß 100 ein und ist mit der Leitung
103 verbunden, die zum Regelventilanschluß 90 des Mengenregelventils führt. Eine
Niederdruckauslaßleitung 104 beginnt an der Oberfläche des Blocks 97 in gewissem
Abstand vom Einlaß 100 und ist an die kückölleitung 30 angeschlossen.
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Das untere Gehäuseteil 96 des Steuerventils weist eine abgestufte,
senkrecht und gleichachsig zum Einlaß 100 angeordnete Bohrung 105 auf. Diese ist
am unteren Ende so erweitert, daß sie mit dem Niederdruckauslaß 104 in Verbindung
steht. Diese Bohrung 105 ist von der Dichtung 108 in einen feuchten Raum 106 und
einen trockenen Raum 107 unterteilt. Eine topfartige Membran 109 schließt die Bohrung
105 nach oben ab. Die Bohrung 105 i'st mit einer horizontalen Bohrung 111 in Verbindung,
die mit einem Lüftungsstopfen 112 teilweise verschlossen ist. Das Gehäuseteil 96
enthält ferner einen Kanal 113, durch den die isolierten Drähte zu der Magnetspule
114 und dem Heißleiter 115 des. elektromechanischen Übertragers führen, der im Gehäuseteil
95 untergebracht ist.
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Ein Verschlußstück 118 befindet sich in dem feuchten Rauire 106 und
ist am unteren Ende eines Stiftes 119 angeordnet, der sich durch die Dichtung 108
erstreckt. Das Verschlußstück hat einen Kopf 120 von großem Durchmesser, der mit
einem sich -am äußeren Umfang nach unten erstreckenden Bordrand versehen ist, welcher
sich nach unten hin zu einer scharfen Kante 121 verjüngt. Über =dem Kopf 120 ist
das Verschlußstück 118 mit einem Schaft kleineren Durchmessers versehen, in den.
eine Kalotte 122 eingearbeitet ist, in der das untere Ende. des Stiftes 119 lose
aufgenommen wird. Zusammen mit dem Einlaß 100 der Bohrung 98 bildet das Verschlußstück
118 ein Ventil, welches auf das Medium wirkt, das vom Einlaß 100 zum Niederdruckauslaß
104 strömt, um einen Rückdruck am Einlaß 100 und in der Bohrung 102 hervorzurufen.
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Die Dichtung 108 enthält eine zylindrische Scheibe 123. Diese Scheibe
ist in den Teil der Bohrung 105 eingesetzt, der den trockenen Raum 107 bildet, und
liegt an einem Absatz an, der im oberen Ende des feuchten Raums 106 angeordnet ist.
Ein O=Ring 124 dichtet die Scheibe in der Bohrung ab. Gegen axiale Verschiebung
wird die Scheibe 120 von einer Unterlegscheibe und einem Sprengring gehalten, der
in einer Ringnut in Bohrung 105 sitzt. Der Stift 119 ragt durch eine Bohrung in
der Scheibe 123 und wird von einem O=Ring 126 abgedichtet, der in einer Ringnut
der Scheibe 123 liegt und von der Unterlegscheibe gehalten wird. Der Stift 119 berührt
weder die Scheibe 123 noch die Unterlegscheibe und wird nur von dem O=Ring 126 geführt,
So wird der Stift 119- in der Dichtung 108 nahezu reibungsfrei abgedichtet.
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Das obere Ende des trocknere Raums 107 wird von der topfartigen
Membran 109 abgeschlossen, die in der Bohrung 105 gegen einen Absatz anliegt- und
von einer Schraubenfeder gehalten wird. Sie ist mit einem verdickten elastischen
Mittelteil versehen, welches eine Bohrung aufweist, die den unmagnetischen Messingstößel
128 umgibt und abgedichtet einklemmt. Der Stößel 128 trägt den Stift 119.
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Das Gehäuseteil 95 ist aus unmagnetischemMaterial, z. B. Aluminium,
gegossen 'und ist aufgebohrt, um den Kern 129. aufzunehmen, in dem die Spule 114
und der Heißleiter 115 untergebracht sind. Der Kern 129 und die Ankerscheibe 130,
die. über ihm angeordnet ist, sind aus einem Material hergestellt, welches eine
hohe magnetische Permeabilität und eine geringe Hysterese hat. Der Kern 129 ist
ein topfförmiger Zylinder mit einer hohlen Mittelsäule. Die Außenwände 131 des.
Zylinders sowie die Mittelsäule bilden die magnetischen Pole. Die Spule 117 ist
im Kern -129 in einer isolierenden Kunststoffmasse eingebettet, während der Heißleiter
in einer Aussparung im Boden des Kerns mit derselben Kunststoffmasse eingebettet
ist. Der -Außendurchmesser des Kerns 129 ist so bemessen, daß er einen festen Schiebesitz
mit der Gehäusebohrung bildet. Ein Flansch 133 des Kerns 129 liegt, an einer Schulter
des Gehäuseteiles 95 an und wird von einem Sprengring gegen sie gedrückt.
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Der aus Kern 129 und Spule 114 gebildete Elektromagnet betätigt die
Ankerscheibe 130. Diese Ankerscheibe hat eine hohle Nabe 135, in die ein Rohr 936
aus - nichtmagnetischem Material eingepreßt ist. Die Ankerscheibe 130 reicht über
die äußeren magnetischen Pole, die von den Seitenwänden 131 des Kerns
gebildet
werden. Das. Rohr 136 ragt frei durch - die Mittelsäule des Kerns 129 hindurch.
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Die Ankerscheibe 130 berührt das Gehäuseteil 95 nicht. Der Stößel
128 ist fest, aber axial verschiebbar, in das Rohr 136 des Ankers eingepaßt. Eine
Justierschraube 137, die in dem oberen Ende des Rohres angeordnet und mit einer
Kontermutter 138 versehen ist, berührt den Stößel 128 an seinem oberen Ende.
Eine hohle Verschlußschraube 114 deckt die Justierschraube und die Kontermutter
ab. Ein unmagnetischer Stift 141, der durch die Ankerscheibe 113 ragt, sitzt in
fluchtenden Bohrungen des Gehäuseteils 95 des Kerns 129 und verbindet die Verdrehung
der Ankerscheibe, des Kerns und des Gehäuses gegeneinander. Die Bohrung der Ankerscheibe
130; durch die der Stift 141 ragt, ist so groß, daß im Betrieb des Magneten nahezu
keine Reibung auftritt, wenn die Ankerscheibe den Stift berühren sollte.
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Das Ventil 100/118 wird elektromagnetisch in die Schließstellung
gezogen und der Flüssigkeitsdruck, der die Bodenfläche des Kopfes 120 des Verschlußstücks
118 beaufschlagt, drückt in die entgegengesetzte Richtung. Wenn der Flüssigkeitsdruck
die vorher bestimmte elektromagnetische Kraft überwindet, wird das Ventil geöffnet,
so daß die aus dem auf den Ventilteller 118 wirkenden Flüssigkeitsdruck resultierende
Kraft genau die entgegenwirkende elektromagnetische Kraft ausgleicht: Sollte sich
der Flüssigkeitsdruck nur um den kleinsten Betrag ändern, so wird -die Öffnung des
Ventils 100/118 verändert, um den gewünschten Druckverlust zwischen Einlaß 100 und
Auslaß.104 aufrechtzuerhalten.
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Es wurde festgestellt, daß das Regelventil nicht zum Pendeln neigt,
wenn der elektrische Strom oder der Druck am Einlaß 100 sich ändern, so daß
das Ventil sogar auf plötzliche Veränderungen des elektrischen Stroms und/oder des
Drucks sehr schnell anspricht.
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Die Spule 114 wird dazu neigen, unter besonderen Betriebsbedingungen
sich zu erhitzen, was normalerweise mit einem Ansteigen des Widerstandes verbunden
ist. Da dieser Anstieg des Spulenwiderstandes den Spulenstrom herabsetzen würde
und dadurch bewirken würde, daß der elektromagnetische Fluß abnimmt, ist ein Heißleiter
115 durch Anschluß an die Spulenleitung 142 in Reihe mit Spule 114 geschaltet.
Ein Widerstand RT ist parallel zum Heißleiter 115 zwischen die Leitungen
142 und 144 geschaltet.
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Die Kombination von Spule 114, Heißleiter 115 und Widerstand RT stellt
einen kombinierten Widerstand zwischen den Spulenleitungen 143 und
144 dar, dessen Widerstandswert sich mit der wechselnden Temperatur nur um
einen minimalen Betrag verändert, so daß der Gesamtwiderstand, durch. welchen der
Regelstrom fließt, weitgehend konstant ist. Die elektrische Schaltung Die F i g.
2 und 3 - zeigen jede eine elektrische Schaltung 14, durch die das Regelventil 13
gesteuert wird.
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Im linken unteren Teil der Schaltung ist eine übliche Speiseeinheit
dargestellt, die an den Punkten 147 und 148 an eine Wechselspannungsquelle
angeschlossen wird und an den Punkten 145 und 146 eine geregelte, nahezu konstante
Gleichspannung liefert. Das rechte Teil der Schaltung 14 zeigt eine Ausführung -
einer elektrischen Schaltung zur Steuerung des Regelventils 13. Die Leitungen
158 und 159 sind an eine Wechselstromquelle angeschlossen. Die Leitung 158
führt zu einem veränderlichen Widerstand R2, der einen einstellbaren Abgriff' 160
aufweist. Der Abgriff 160 ist an ein Ende der Primärwicklung eines Transformators
T angeschlossen, das andere Ende der Primärwicklung an die. Leitung 159.
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Ein veränderlicher Widerstand R3 mit einem einstellbaren Abgriff 161
ist mit einem Ende am positiven Ausgang 145 der Gleichstromquelle angeschlossen,
während der Abgriff 161 am Punkt 162 liegt. Ein veränderlicher Widerstand R4 mit
einem einstellbaren Abgriff 163 ist über Leitung 164 an die Gleichstromquelle
am negativen Ausgange 146 angeschlossen. Der Abgriff' 163 -des Widerstandes R4 liegt-
ebenfalls am Punkt 162, und ein Kondensator C4 liegt zwischen Punkt 162 und Leitung
164. Die Sekundärwicklung des Transformators T ist mit . einem Ausgang an Leitung
164 angeschlossen, mit dem anderen an Leitung 144. Die entsprechenden Abgriffe
160, 161 und 163 der Widerstände R2, R3 und R4 werden, wie dargestellt, gemeinsam
verstellt. - Der Punkt 162 ist über eine Diode D3, die nur einen.Stromfiuß nach
rechts zuläßt, an Leitung 165 - angeschlossen. Zwischen Leitung 165 und Spulenleitung
143 ist eine Anzahl veränderlicher Widerstände Ra, Rb, Re, Rd und Re parallel zueinander
geschaltet, wobei jedem Widerstand entsprechende Schalter SWa, SWb, SWe, SWa und
SWe zugeordnet sind,. die in Reihe mit den entsprechenden Widerständen zwischen
Leitung 165 und 143 geschaltet. sind. Die Abgriffe dieser Widerstände sind entsprechend
mit 166, 167, 168, 169 und 170 bezeichnet. Diese Abgriffe werden einzeln so eingestellt,
daß durch wahlweises Schließen eines der Schalter SW" bis SWe der Strom von Leitung
165 nach Leitung 143 durch einen Widerstand Ra bis Re von vorher festgelegtem Widerstandswert
fließt.
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Die Schaltung 14 arbeitet folgendermaßen: Ein Gleichstrom fließt vom
Ausgang 145 der Gleichspannungsquelle über Widerstand R3, Abgriff' 161, DiodeD3
durch Leitung 165 über irgendeinen Schalter, der geschlossen wurde, durch den entsprechenden
Widerstand über die Leitung 143 in die Spule 114, aus der Spule 114 durch die zueinander
parallelgeschalteten Elemente, Heißleitung 115 und Widerstand RT, in die
Leitung 144, dann durch die Sekundärwicklung des Transformators T und über Leitung
164 in den negativen Ausgang 146 der Gleichstromquelle. -Die Größe dieses.
Stroms kann durch die Einstellung der veränderlichen Widerstände R3 und R4 verändert
werden.
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Die an die Primärwicklung des Transformators T gelegte Wechselspannung
ruft in der Sekundärwicklung eine Wechselspannung hervor, die der Spule 114 zugeführten
Gleichspannung überlagert wird. Diese Wechselspannung fließt in der Schaltung
14 über Leitung 164, Kondensator C4 oder Abgriff 163, Diode D3, Leitungen
165 und 143, durch Ventilspule 114, Heißleiter 115 und Widerstand RT und
die Leitung 144 zur Sekundärwicklung des Transformators T. Sie hängt von
der Einstellung der Abgriffe 160 und 163 längs der Widerstände R2 und R4 ab.
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Durch die Überlagerung der von dem Transformator erzeugten Wechselspannung
über die von der Gleichstromquelle gelieferte Gleichspannung fließt durch die Spule
114 ein modulierter Gleichstrom, der in der Spule einen sehr schnell um einen Mittelwert
schwingenden Fluß erzeugt, so daß die Wirkung der Hysterese des Kernmaterials auf
ein Minimum beschränkt wird. Durch die Modulation der Gleichspannung mit einer Wechselspannung
können die Schwankungen der Ansprechempfindlichkeit
des Ventils,
die auf der Hysterese des Kernmaterials 129 beruhen, sehr starkreduziert werden,
bis auf plus oder minus 1/2°/0 oder weniger. Der Mittelwert der Gleichspannung bestimmt
die Einstellung des Ventils, während die Wechselspannung bewirkt, daß die Abweichungen
von dem gewünschten Wert auf ein Minimum begrenzt werden.
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Da es wünschenswert ist, eine relativ hohe Wechselspannungskomponente
mit einer niedrigen Gleichspannungskomponente zu benutzen, und umgekehrt, werden
die Widerstände R2, R3 und R4, wie dargestellt, gemeinsam betätigt, so daß die Modulationsspannung
automatisch verringert wird, wenn die Gleichspannung ansteigt. Wenn die Abgriffe
abwärts bewegt werden, fällt die Gleichspannung ab, während die Modulations-' spannung
ansteigt. Obwohl diese Anordnung der Betätigung der Abgriffe bevorzugt wird, können
doch einzeln einstellbare Widerstände benutzt werden oder ein einziger Widerstand
an die Stelle der beiden Widerstände R3 und R4 treten.
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Aus dem Vorstehenden ist zu ersehen, daß die Schaltung 14 dazu
dient, der Ventilspule 114 einen solchen Strom zu liefern, daß der von der.
Spule erzeugte Fluß genau die elektromagnetische Kraft bestimmt, die auf den Stift
119 wirkt. Diese Kraft ihrerseits bestimmt den Druckabfall des Ventils
100/118.
Wirkungsweise des Systems der F i g. 2 Das unter Druck stehende Medium
tritt im Einläß 25 in das Mengenregelventil12 ein. Dieses Medium beaufschlagt über
die Durchlässe 44 und die Bohrung 60 und über die Bohrungen 53 und 54 die Gesamtfläche
des Schieberkolbens 46 von oben. In Abhängigkeit vom Druck im Raum unter dem Differentialkolben
47 und der Kraft der Feder 55 wird -der Schieber in Bohrung 42 abwärts bewegt, so
daß die obere Steuerkante am Bund 52 die Durchlässe 44 teilweise öffnet und ein
Teil des Flüssigkeitsstroms aus der Leitung 24 in die Ringnut 50, durch die Durchlässe
43 und Nut 38, durch die Bohrung 86, durch den Rückölanschluß 31 und die Rückölleitung
30 in den Tank 18 strömt. Die axiale Stellung der oberen Steuerkante des Bundes
52 in bezug auf die Durchlässe 44 bestimmt unter gewissen Druckbedingungen
den Anteil .des Einlaßstroms, der in die Rückölleitung fließt und denjenigen, der
der Bohrung 35 zugeleitet wird.
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Das Medium tritt in die Bohrung 35 durch die Bohrung 88 ein. Je nach
der axialen Stellung des Schieberkolbens 72 gibt die Steuerkante des Bundes 76 den
Durchlaß 69 mehr oder weniger frei und bestimmt damit den Durchsatz zum Verbraucher'll.
Das Mediumfließt von den Durchlässen 69 in die Ringnut 75, durch die Durchlässe
70 in die Ringnut 63, durch den Verbraucheranschluß 27 und durch die Leitung 26
zum Verbraucher 11.
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Die axiale Stellung des Schieberkolbens 72 wird von dem Druck, der
ihn von unten beaufschlagt, und der Kraft der Feder 81 bestimmt. Der Druck oberhalb
des Differentialkolbens 73 entspricht dem Druck der Rückölleitung 30. Die abwärts
gerichtete Kraft der Feder 81 ist sehr stark von ihrer relativen Zusammendrückung
abhängig, wie oben beschrieben wurde, so daß der Höhe des Drucks, der den Schieberkolben
72 von unten beaufschlagt, einer ganz bestimmten axialen Stellung des Schieberkolbens
72 entspricht und das Ventil 69/76 dadurch den Durchsatz zum Verbraucher 11 bestimmt.
Die Höhe des Drucks, der den Schieberkolben 72 von- unten beaufschlagt, wird vom
Regelventil 13 wie folgt bestimmt: Der Spule 114 wird ein Strom zugeführt. Dieser
ruft eine elektromagnetische Kraft hervor, die von oben über den Stift
119 auf das Verschlußstück 108 wirkt, das von unten von dem Hydräulikmedium
beaufschlagt wird. Unter der Wirkung der entgegengesetzten Kräfte nimmt das Verschlußstück
eine solche Stellung ein; daß ein bestimmter Druckabfall zwischen Einlaß 100 und
Niederdruckauslaß 104 auftritt. Dadurch wird in der Bohrung 102 ein von der elektromagnetischen
Kraft direkt abhängiger Rückdruck -hervorgerufen, der auf den Schieberkolben 72
wirkt und also dessen axiale Lage und damit den Durchsatz zum Auslaß 27 bestimmt.
Somit kann der Durchsatz über den elektrischen Strom geregelt werden.
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Der Druck am Auslaß 27 wirkt auf den Differentialkolben 47 und ruft
zusammen mit der Kraft der Feder 55 eine konstante Druckdifferenz längs der ver=
änderlichen Öffnung 76/69 hervor, wodurch ein konstanter Durchsatz durch dieses
Ventil aufrechterhalten wird, wenn der Strömungsquerschnitt konstant ist. Wenn der
Druck am Verbraucherauslaß ansteigt, weil z. B. ein größerer Widerstand auf den
Verbraucher wirkt, wirkt dieser erhöhte Druck sofort über das Ventil 69/76 auf die
Durchlässe 44 und über die Bohrungen 60, 54 und 53 auf den Schieberkolben 46.
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Das Ventil 44/52 wird weiter geöffnet, so daß der Durchsatz zum Ventil
69/72 verringert wird. Dadurch verringert sich aber der Druckverlust längs des Ventils
69/72, und ein größerer Druck beaufschlagt die Unterseite des Differentialkolbens
47, so daß der Schieberkolben 46 wieder aufwärts gedrückt wird und wieder
einen größeren Durchsatz zum Ventil 69/72 leitet, so daß der ursprüngliche Druckabfall
wiederhergestellt wird und der gewünschte Durchsatz zum Verbraucher 11 aufrechterhalten
wird. Wenn kein Strom durch die Spule 114 fließt, steht das Ventil 100/l18 weit
offen, es entsteht nahezu kein Druckverlust längs dieses Ventils, und der Druck
in der Bohrung 102 ist. nahezu dem Druck der Rückölleitung 30 gleich. Die
Feder 81 schließt das Ventil 69/72 vollkommen ab, und der Druck am Einlaß
25 öffnet das Ventil 52/44, wie oben beschrieben, so daß der gesamte Ölstrom, der
am Eimaß 25 eintritt, zur Rückölleitung 30 fließt. So regelt das Regelventil
13 für jeden gegebenen Strom, der durch die Magnetspule 114 fließt, den Durchsatz
durch das Mengenregelventil 12 zum Verbraucher 11.
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Die- Einstellung der Widerstände Ra-Rb bestimmt den Maximalstrom,
der durch die Spule 114 fließen kann, entsprechend dem Schließen der Schalter SW"-SWb
und bestimmt so die verschiedenen Bereiche des Durchsatzes, die vom System erreicht
werden. Wenn z. B. Schalter SWa geschlossen wird, kann ein großer Maximalstrom durch
die Spule, 114 fließen. Da einem Maximalstrom des Ventils ein maximaler Durchsatz
zur Leitung 26 entspricht, gestattet das Schließen des Schalters SW«, den
größten Maximaldurchsatz und den größten Bereich des Durchsatzes. Der genaue Wert
des Durchsatzes, der vom Regelventil in diesem Bereich bestimmt wird, hängt von
der Einstellung der Widerstände R2, R3 und R4 ab. Durch Einstellung dieser Widerstände
auf den maximal möglichen Gleichstromwiderstand wird der Durchsatz nahezu unterbunden;
bei Veränderung der- Widerstände R2 bis R4 derart; daß der Gleichstromwiderstand
verringert wird, erhöht sich der
Durchsatz; und- zwar- bis zu einem.
Maximund -das durch den. Widerstand .Ra . bestimmt wird. Durch Schließen eines:
der anderen Schalter SWa-SWe lassen sich .stufenweise kleinere Maximalströme- ein,-stellen,
so daß stufeeitweise kleinere Bereiche des Durchsatzes festgelegt werden, , Das
System der F i g. 3 und 4 -_- Dieses System weicht von dem in F i g. 2 dargestellten
darin ab, daß das Mengenregelventil221 vom Typ eines Zweiwegeventils ist, welches
in Serie mit dem Verbraucher geschaltet ist und den gewünschten Durchsatz zumißt,
während der Rest der Fördermenge der Pumpe durch ein Überströmväntil zum Tank zurückfließt.
Dieses System verlangt, daß die Pumpe stets den am Überströmventil eingestellten'
Druck liefert, was das System der F i g. 2 nicht ver= langt. Dieses System enthält
ebenfalls eine übliche Druckflüssigkeitsquelle 10 und eine Hochdruckleitung 24,
welche an den Einlaß 220 des Mengenregelventils 221 angeschlossen ist. Der Verbraucheranschluß
222 ist über die Leitung 223 an einen Hydromotor 11, oder einen anderen Verbraucher
angeschlossen. Eine Rückölleitung 224 verbindet die Niederdruckseite des Hydromotors
11 mit dem Tank 18. Ein elektrohydraulisch betätigtes Steuerventil 225, welches
von der elek= Irischen Schaltung 14 gesteuert wird, regelt den Durch= Satz
durch einen Nebenkreis, der als hydraulischer Regelventilstrom um das Mengenregelventil221
herumfließt, und stellt dessen veränderliche Öffnung ein. Indem das Regelventil
225 auf den sehr geringen Durchsatz des Nebenkreises einwirkt, der dem Durchsatz
des Mengenregelventils 221 zugefügt wird, bildet es eine zweite kleine veränderliche
Öffnung.
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Das Mengenregelventil 221 ist in einem Gehäuse 226 untergebracht,
enthält ein Druckregelventil227, eine Einrichtung 228 mit veränderlicher Öffnung
und Mittel 229 zum Regeln des Durchsatzes. Das Druckregel ventil 227 ist in einer
Bohrung 232 im Block 226 untergebracht und ist weitgehend ähnlich dem der F i g.
3. Wie oben ist es die Funktion des Druckregelventüs, eine konstante Druckdifferenz
zwischen den Bohrungen 223 und 222 aufrechtzuerhalten, welche mit den Räumen über
und unter dem Differentialkolben 47 verbunden sind.
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Die Einrichtung 228 ist in einer Bohrung 235 im Gehäuse 226 untergebracht,
die parallel zur Bohrung 232 liegt. Diese Bohrung 235 ist mit einer Ringnut
236 versehen, die mit der Bohrung 233 verbunden ist. In der Bohrung 235 ist ein
Schieberkolben 237 gleitend angeordnet. Dieser ist zylindrisch und weist drei Ringnuten
240, 241 und 244 auf, die von den Bunden 243 und 244 getrennt werden, welche als
Führung .des Schieberkolbens 237 in der Bohrung 235 dienen. -Die untere Steuerkante
245 des Bundes 243 dient als Ventil, um den Durchsatz durch die Nut 236 zu steuern=
Eine Feder 246 ist zwischen dem Bund 243 und dem oberen Ende der Bohrung 235 eingespannt
und drückt den Schieberkolben 237 abwärts. Ein O-Ring 247 dichtet die Bohrung 235
mit der Abdeckplatte 248 ab: Der Raum über dem Schieberkolben 237 weist einen Anschluß
251 und der Raum unter dem Schieberkolben 237 einen Anschluß 252 auf. Die Leitung
253 verbindet den Anschluß 251 mit der Bohrung 234 und der Leitung 223.
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Die Funktion des Reglers 229 zum Regeln des Durchsatzes ist, einen
Durchsatz kleinen Wertes von der Bohrung 233 abzuzweigen, auf den das Regelventil
2Z5 einwirkt, um den Gesamtdurchsatz zum Verbraueher,zg-kontxelheren. Eristin der
Bohrung 254 im Gehäuse 226 untergebracht. Eine Bohrung 225 verr bindet-die Bohrung233
mit dem oberen Ende der Bohrung 254. Eine topfförmige Hülse 256 mit einer sich nach
unten erstreckenden axialen Bohrung 257, ist fest in. die Bohrung 254 eingesetzt.
Irr unteren Ende der Hülse 256 ist ein konischer--Ventilsitz-2-58 eingelassen,.
der mit einer Bohrung 260 im Gehäuse 226 in Verbindung steht. Eine Platte 259 schließt
das obere Ende der Böhrung 254 ab,. Ein Ventil 263 ist lose in :der Bohrung 257
der' Hülse 256- angeordnet und besteht aus einem Kopf 253; der den gleichen Durchmesser
hat wie Bohrung 254; einem Schaft 263 und einer konischen- Spitze 264, die mit dem
Ventilsitz 258 in der Hülse 256 ein Ventil bildet. Eine kleine Bohrung 265 erstreckt
sich axial durch den Kopf 262 und verbindet die Räume über und unter dem Kopf 262
miteinander. Eine Feder 266, die an einem Absatz des Ventils anliegt, drückt das
Ventil aufwärts. Das von der Bohrung 255 kommende, unter Druck stehende Medium ruft
eine abwärts gerichtete auf den Kopf wirkende Kraft hervor. Das Medium strömt durch
die Bohrung 265 in den Raum unter dem Kopf und ruft zusammen mit der Feder 266 eine
aufwärts gerichtete; auf das Ventil wirkende Kraft hervor. Die auf das Ventil
261 wirkende resultierende Kraft ist nahezu gleich der von der Feder 266
aufgebrachten Kraft, da die hydraulischen Kräfte auf den entgegengesetzten Seiten
des Ventilelements nahezu gleich sind. -Diese Kraft bewirkt also, daß sich das Ventil
261 in der Bohrung 257 aufwärts bewegt und das Ventil 258/264 offenhält und
gestattet, daß ein bemessener konstanter Durchsatz durch das Ventil 258/264
zum Regelventil 225 erfolgt.
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Diese regelnde Funktion wird am Venti1258/244 erreicht, welches als
eine Öffnung wirkt, deren wirksamer Querschnitt von dem" Druckverlust längs der
Bohrung 265» im Kopf 262 und von der Kraft der Feder 266 bestimmt wird. Theoretisch
würde eine einzige kleine Öffnung ausreichen, um den Durchsatz zur Bohrung 260 auf
einen sehr kleinen Wert zu begrenzen. Aber eine so kleine Bohrung würde sich leicht
infolge von Verunreinigungen des Hydraulikmediums verengen oder zusetzen und dadurch
die Gesamtfunktion des Systems' stören oder es betriebsunfähig machen. Der Regler
229 kann keinen Anlaß zu Störungen geben; denn wenn sich z. B. ein Schmutzteil zwischen
das Ventil 258/264 setzt, wird der Durchsatz durch dieses Ventil verändert
und damit der Druck: verlust längs der Bohrung 265, so daß der Schieber eine andere
Stellung einnimmt und wieder auf den gewünschten Wert cinregelt. So- liefert er
ständig den gewünschten Durchsatz.
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Das in F i g. 3 und 4 dargestellte Regelventil 225 weicht von dem
in F i g. 2 und 3 dargestellten in dem von dem Stößel 128 betätigten Ventilelement
und im unteren Gehäuseteil 96 ab. Das untere Gehäuseteil 96 ist mit einer
oberen Axialbohrung 271 versehen, in die die Membran 109 eingesetzt ist,
durch die :der Stößel I:28 in :die Bohrung 272 kleinen Durchmessers hineinragt.
In einer Bohrung 273 von großem Durchmesser ist das Verschlußstück 274 angeordnet.
Das Gehäuseteil 96 ist auf dem Block 275 montiert und durch einen O-Ring 276 abgedichtet.
Block 275 weist -eine zur Bohrung 272 konzentrische Bohrung 277 auf, die
durch eine Leckölleitung 278 mit dem Tank 18 verbunden ist. Ein Auslaßkanal 270
tritt in die Bohrung 277 in
der Nähe der scharfen Steuerkante 281
ein, an der die Bohrung 272 in die obere Fläche des Blocks 275 mündet. Der Auslaßkanal
280 ist mit der Leitung 233 verbunden.
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Das vom Stößel 128 betätigte Verschlußstück 274 ist in F i g. 4 im
Detail dargestellt. Es enthält einen Kopf 282, dessen Durchmesser dem der Bohrung
273 nahezu gleich ist. Ein Schaft 284 ragt nach oben und ist gleitend in die Bohrung
272 angeordnet und mit einem O-Ring 285 abgedichtet. Der Stößel 128 liegt auf diesem
Schaft 284 auf. Ein Schaft 286 erstreckt sich nach unten in Bohrung 277 im Block
275, von einem konischen Teil 287 aus. Zusammen mit der Steuerkante 281 bildet
der konische Teil 287 ein Ventil, welches einen Druckabfall zwischen dem Einlaß
288 und dem Auslaß 280 erzeugt. Eine Ringnut ist um den Schaft 286 unter dem konischen
Teil 287 angeordnet, um einen freien Durchlaß zum Auslaß 288 zuzulassen, wenn das
Ventil offen ist. Durch die Bohrungen 292 und 291 wird das Lecköl der Leckölleitung
280 zugeführt. Die Stirnflächen der beiden Schäfte 284 und 286 sind nahezu gleich,
und sie stehen nahezu unter dem gleichen Druck, die eine unter Atmosphärendruck
und die andere unter dem Druck der Leckölleitung. So können keine unerwünschten
Kräfte auf den Schieber wirken.
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Eine Bohrung 293 und eine Leitung 294 verbinden den Raum in der Bohrung
273 über dem Kopf 282 mit der Leitung 223. Eine Einlaßbohrung 288 verbindet den
Raum unter dem Kopf 282 mit der Leitung 295, welche ihrerseits an die Leitung 296
angeschlossen ist, die die Anschlüsse 260 und 252 des Blockes 226 verbindet. Das
Regelventil 225 wird von einer elektrischen Schaltung 14 betrieben und kontrolliert
deren Funktion wie oben beschrieben ist. Wirkungsweise des Systems der F i g. 3
und 4 Der Druckregler 227 hält eine konstante Druckdifferenz zwischen den Drücken
der Bohrung 233 und 234 aufrecht und sichert so, daß der Durchsatz von der Ringnut
236 zur Ringnut 241 und zum Verbraucheranschluß 222 konstant ist, für jede axiale
Stellung der Steuerkante 245 des Bundes 243 relativ zur Ringnut 236. Die axiale
Stellung des Schieberkolbens 237 hängt von dem Verhältnis der Drücke ab, die die
gegenüberliegenden Stirnflächen des Schieberkolbens 237 beaufschlagen, die ihrerseits
durch den Regler 229 und das Regelventil 225 bestimmt werden.
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Wenn die Spule 114 des Regelventils 225 mit einem Strom aus der Schaltung
14 gespeist wird, fließt ein kleiner Flüssigkeitsstrom vom Regler 229 durch das
Ventil 281/287 und erzeugt längs dieses Ventils einen Druckabfall, dessen
Höhe gleich ist der abwärts gerichteten Kraft des Übertragers geteilt durch die
Bodenfläche des Ventils 282, auf die der Einlaßdruck des Regelventils wirkt, da
der Raum über Kopf 282 des Ventils 274 durch die Leitungen 293, 294/223 und 280
mit der Niederdruckseite des Ventils 281/287 verbunden ist. Dieser Druckverlust
kann durch die Einstellung des elektrischen Stroms der Spule 114 verändert werden.
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Der Druck im Raum unter dem Schieber 237 ist um den Betrag des Druckabfalles
im Regelventil größer als der Druck im. Raum über dem Schieberkolben 237. Die resultierende
Kraft aus den Drücken in den Räumen über und unter dem Schieberkolben237 und die
Kraft der. Feder 246 bestimmen die axiale Lage des Schieberkolbens 237 und damit
den Strömungsquerschnitt der veränderlichen Öffnung, die von Ringnut 236 und der
Steuerkante 245 gebildet wird. Somit wird durch die Höhe -des elektrischen Stroms,
der durch die Spule 114 fließt, der Durchsatz bestimmt, der durch das Mengenregelventil
gelangt. Diesem wird der Durchsatz des Steuerkreises über die Leitung 280 hinzugefügt.
Ihre Summe ist für einen gegebenen Spulenstrom konstant.
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Wenn kein Strom durch die Spule 114 fließt, tritt kein Druckabfall
längs des Ventils 281/287 auf, und die Drücke auf beiden Seiten des Schieberkolbens
237 sind gleich. Die Feder 246 drückt den Schieberkolben 237 abwärts, und das Ventil
236/245 wird geschlossen. Es strömt kein Medium zum Auslaß 222.