DE1251158B

DE1251158B -

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Publication number: DE1251158B
Application number: DET23808A
Authority: DE
Publication date: 1967-09-28

Description

DEUTSCHES ^wSw PATENTAMT Deutsche Kl.: 60 - 30

AUSLEGESCHRIFT Nummer: 1251158
Aktenzeichen: T 23808 I a/60

1 251 158 Anmeldetag: 9. April 1963

Auslegetag: 28. September 1967

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Anlage zur Betätigung von Arbeitszylindern, die einen unter sehr schwerer Last stehenden Hub- und Senkzylinder in seiner oberen, die Last haltenden Stellung festklemmen und lösen und in seiner unteren entlasteten Stellung verriegeln und lösen, mit einem Behälter, einer elektrisch betriebenen Pumpe, einer Handpumpe, einem Druckspeicher, einem Speicherladeventil und einer Steuereinrichtung.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugründe, die Kolbenstange eines Hubzylinders für große Last in der oberen Stellung festzuklemmen und in der unteren Stellung durch Formschluß zu verriegeln. Dabei soll die Kommandogabe im Normalbetrieb elektrisch erfolgen. Bei Ausfall der Elektrik soll der Betrieb von Hand aufrechterhalten werden können.

Die drei Arbeitszylinder sind sternförmig radial um die Kolbenstange des Hub- und Senkzylinders angeordnet. Steht der Hub- und Senkzylinder in seiner ausgefahrenen Stellung, dann trägt die Kolbenstange eine sehr schwere Last. Die Kolbenstangen der Arbeitszylinder fahren aus und klemmen sie in ihrer Lage so fest, daß sie der Einwirkung der Last nicht nachzugeben imstande ist. Oer Hub- und Senkzylinder_kajin .drucklos gemacht werden. Diese Stellung wird im folgenden die obere Festklemmstellung genannt. Nach dem Lösen geht der Hub- und Senkzylinder, da er drucklos ist, unter Einwirkung der Last sehr schnell in seine untere Stellung, wird dort abgefangen und von den drei Arbeitszylindern verriegelt. Hierzu ist die Kolbenstange des Hub- und Senkzylinders mit einer Nut ausgestattet, in die die innere der zwei ineinander geführten Kolbenstangen der Arbeitszylinder zum Zweck der Verriegelung einfährt. Die Verriegelung in dieser Stellung, die im folgenden die untere Verriegelungsstellung genannt wird, geschieht ohne Druck, die Last selbst wird durch andere Mittel gehalten.

Die Festklemm- und Verriegelungsbewegungen müssen sehr schnell vor sich gehen. Die obere Festklemmbewegung erfordert wenig Hub und hohe Kraft. Die untere Verriegelungsbewegung erfordert einen großen Hub und eine relativ geringe Kraft.

Erfindungsgemäß beaufschlagt die Pumpe über das Speicherladeventil zwei Speicher oder Speichergruppen verschieden hohen Druckniveaus, die in verschiedenen selbständigen Druckmittelkreisen liegen und an die zwecks Aus- und Einfahrens zweier ineinander geführter Kolben der Arbeitszylinder in die und aus den Festklemm- bzw. Verriegelungsstellungen zugeordnete Steuereinrichtungen angeschlossen Hydraulische Anlage zur Betätigung von
Arbeitszylindern

Anmelder:

Alfred Teves Maschinen- und Armaturenfabrik,

Kommandit-Gesellschaft,

Frankfurt/M., Rebstöckerstr. 41-53;

Bochumer Eisenhütte Heintzmann & Co.,

Maschinenfabrik,

Bochum, Blücherstr. 33

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Rudolf Seiz,
Heinz Eickhoff, Bochum;
Erich Winkelmann, Offenbach/M.

sind, wobei zum Einfahren der Kolben aus ihren beiden Festklemm- bzw. Verriegelungsstellungen in an sich bekannter Weise die nicht beaufschalten Zylinderkammern an den Behälter über hydraulisch aufzusteuernde Rückschlagventile anschließbar sind, wobei die Steuereinrichtungen durch elektrische Signale betätigbar sind, die sowohl von einem Bedienungsstand als auch durch Endschalter, die von den Arbeitszylindern und vom Hub- und Senkzylinder betätigt werden, ausgelöst sind, wobei ein elektrisch betätigtes, hydraulisch vorgesteuertes 4/3-Ventil und/oder ein handbetätigtes 4/3-Ventil vorgesehen sind, die an die Steuereinrichtung für die untere Verriegelung, an die Arbeitszylinder, an den Behälter und an die Pumpe zur direkten Förderung in die Arbeitszylinder unter Umgehung des Speichers angeschlossen sind.

Vorzugsweise ist in einer Verbindungsleitung zwischen den Druckspeichern beider Druckmittelkreise ein Sperrventil eingeschaltet. Das Speicherladeventil weist zur druckabhängigen Umschaltung auf jeweils einen der Speicher eine Mittelstellung auf, in der die Druckmittelpumpe unter Umgehung der Speicher unmittelbar an die 4/3-Ventile angeschlossen ist. In einer bevorzugten Ausführungsform sind eine Hand-

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pumpe und handbetätigte Schalter vorgesehen, durch die die Handpumpe wahlweise an die Druckspeicher mit den Steuereinrichtungen oder an die 4/3-Ventile anschließbar ist.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dar. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung der drei Arbeitszylinder und ihre Anordnung am Hub- und Senkzylinder,

mit deren Hilfe die Geschwindigkeit der Zylinderbewegung bei den Verriegelungsbewegungen »unten« eingestellt werden kann.

Von der Pumpe 1 führt die Druckmittelleitung 12 zu dem Speicherladeventil 9. Je nachdem, welche Stellung das Speicherladeventil 9 einnimmt, gelangt das Druckmittel von dort in die Leitungen 12 a, 12 b zu den Speichern 4, S oder in die Leitung 12 c, die unmittelbar zu den Wegeventilen 10 und 11 führt.

F i g. 2 die Anlage zur Betätigung der drei Arbeits- io Außer den Speichern 5, den Druckmessern 15, 16

zylinder in Symbolen dargestellt.

Die Fig. 1 zeigt den Hub- und Senkzylinder 50, der zum Heben und Senken einer schweren Last dient. Die entsprechenden Druckmittelleitungen hierfür sind nicht dargestellt. Sternförmig um die Kolbenstange des Hub- und Senkzylinders sind drei Arbeitszylinder 8 angeordnet, die bei Betätigung durch die Anlage gemäß F i g. 2 die Kolbenstange in der oberen Stellung festklemmen und in der unteren Stellung

und dem Überdruckventil 17 sind an die Leitung 12 b die 3/2-Wegeventile 19 und 20 und über die Drossel 22 das Rückschlagventil 18 angeschlossen. Ein Anschluß der 3/2-Wegeventile 19, 20 liegt an dem Rücklauf 26 zum Behälter 3. Der dritte Anschluß des Wegeventils 19 führt zu dem Umschalter 21, durch den die Verbindung mit der Vorsteuereinrichtung des Rückschlagventils 18 herzustellen ist. In seiner anderen Stellung verbindet der Schalter die Vorsteuerein-

durch Einfahren in eine Nut 51 durch Formschluß 20 richtung des Ventils 18 mit dem Rücklauf 26. An

verriegeln. dem dritten Anschluß des 3/2-Wegeventils 20 liegt

In Fig. 2 ist die Motorpumpe mit 1, die Hand- die Steuerleitung 27. pumpe mit 2, der Behälter mit 3, ein Druckspeicher An die Druckmittelleitung 12a sind außer dem mit 4, eine Druckspeichergruppe mit 5, eine Steuer- Speicher 4, den Druckmessern 13,14 und dem Übereinrichtung insgesamt mit 6, eine zweite Steuerein- 25 druckventil 17 das 3/2-Wegeventil 24 und über die richtung insgesamt mit 7, drei Arbeitszylinder mit 8. Drossel 25 das Rückschlagventil 23 angeschlossen, das Speicherladeventil mit 9, das elektrisch betätigte Von den drei Anschlüssen des Ventils 24 steht ein Wegeventil mit 10 und das handbetätigte Wegeventil weiterer mit dem Rücklauf 26 und der dritte mit der mit 11 gekennzeichnet. Vorsteuereinrichtung des Rückschlagventils 23 in

Die verschiedenen Stellungen der Ventile 9,10,11 30 Verbindung, sind mit 9', 9", 9"' bzw. 10' 10", 10"' und 11', 11", Durch Betätigung ihrer Vorsteuereinrichtung sind 11"' gekennzeichnet. Wie aus den Symbolen zu er- die Rückschlagventile 18 bzw. 23 an die Druckmitsehen, ist das Ventil 11 von Hand aus der zentrierten teilleitungen 28 bzw. 29 anzuschließen. Zwei An-Sperrstellung 11" zu bewegen, während die Ventile 9 Schlüsse der Wegeventile 10 und 11 sind an die Lei- und 10 elektrisch zu betätigen und hydraulisch vor- 35 tungen 26 bzw. 29 angeschlossen. Von den anderen zusteuern sind. Anschlüssen führt einer, 30, zu einem hydraulisch An die zu den Speichern 4 und 5 führenden Druck- vorgesteuerten Rückschlagventil 31 und von dort zu mittelleitungen 12a und 12b sind Druckmesser 13, der Leitung 28, die kolbenseitig mit den Zylindern 8 14, 15 und 16 und Überdruckventile 17 angeschlos- verbunden ist. Der andere steht über die Druckmitsen. Die Druckmesser 13 bis 16 sind zur Betätigung 40 telleitung 32 mit der Kolbenstangenseite der Zylinvon Elektroschaltern eingerichtet, von denen Signale der 8 in Verbindung. An die Druckmittelleitung 32 auf die Elektromagneten des Speicherladeventils 9 ist die hydraulische Vorsteuereinrichtung des Rückausgehen bzw. nicht dargestellte Signaleinrichtungen schlagventils 31 angeschlossen, sowie ein elektrisch am Bedienungsstand der Anlage ausgelöst werden. zu betätigendes, hydraulisch vorgesteuertes Absperr-Jeweils einer der den Speicher 4 und 5 zugeordneten 45 ventil 33, das unter der Einwirkung einer Rückstell-

Druckmesser 14 bzw. 16 bewirkt, daß die Pumpe 1 abgeschaltet wird, wenn der zugehörige Speicherkreis leck ist. Der andere Druckmesser 13 bzw. 15 überwacht den oberen und unteren Ladedruck des zugehörigen Speichers 4 bzw. 5.

Die Steuereinrichtung 6 setzt sich zusammen aus dem hydraulisch aufzusteuernden Rückschlagventil 18, den 3/2-Wegeventilen 19 und 20 und dem Umschalter 21. Die Drossel 22 dient zur Einregulierung der gewünschten Geschwindigkeit der Zylinder 8. Das 3/2-Wegeventil 19 ist pneumatisch vorgesteuert und elektrisch zu betätigen. Seine beiden Stellungen sind mit 19 a und 19 b bezeichnet. Das 3/2-Wegeventil 20 wird in seine Stellung 20 b durch elektrische Betätigung unter pneumatischer Vorsteuerung gebracht. In die Stellung 20 a bewegt es sich unter der Einwirkung einer Feder. Die Steuereinrichtung 7 setzt sich aus einem hydraulisch aufzusteuernden

feder in der Stellung 33 a mit der Rücklaufleitung 26 verbunden ist und in seiner Stellung 33 b die Leitung 32 vom Rücklauf 26 trennt.

Die Vorsteuereinrichtung eines weiteren an die Leitung 28 angeschlossenen Rückschlagventils 34 steht über die Leitung 27 mit dem 3/2-Wegeventil 20 in Verbindung.

35 ist ein Vorspannventil, durch das die Druckmittelpumpe 1 mit dem Rücklauf 26 zu verbinden ist. Dem Vorspannventil 35 sind ein elektrisch und ein von Hand zu betätigendes Absperrventil 36, 37 in Reihe vorgeschaltet. Durch die Anordung dieser Ventile 35, 36, 37 wird ein entlasteter Pumpenanlauf erreicht.

Die Handpumpe 2 ist durch die Druckmittelleitungen 38, 39 je nach Stellung der Schalter 40, 41 an die Speicherleitungen 12 a oder 126 oder über die Druckmittelleitungen 42 unter Umgehung des Speicherladeventils 9 und der Speicher 4, 5 an die Druck-

Rückschlagventil 23 und einem 3/2-Wegeventil 24

zusammen, das in gleicher Weise wie das Ventil 20 65 mittelleitung 12 c zu den Wegeventilen 10 und 11

durch eine Feder in der Stellung 24a und auf elek- anzuschließen.

irischem Wege unter pneumatischer Vorsteuerung in Zischen -den Speichern 4 und 5 besteht eine direkte

seine Stellung 24 b zu bringen ist. 2S ist eine Drossel, Verbindungsleitung 43 mit einem Absperrventil 44.

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Wo erforderlich, sind die Geräte gegen Riickdruck durch Rückschlagventile 45 abgesichert.

Die Kolben 8' und 8" der Arbeitszylinder 8 sind ineinander geführt. Der Kolben 8' kann den großen Weg χ plus y zurücklegen, der Kolben 8" nur den kleinen Weg x. Dabei ist die wirksame Kolbenfläche des Kolbens 8" wesentlich größer als die des Kolbens 8'. In der unteren Verriegelungsstellung wird allein der Kolben 8' wirksam, in der oberen Festklemmstellung beide Kolben 8' und 8" zusammen.

Bei dem Ladevorgang haben die beiden Speicher 5 den Vorrang vor dem Speicher 4, was durch entsprechende elektrische Schalteinrichtungen erreicht wird. Zum Laden der Speicher geht das Speicherladeventil zuerst in die Stellung 9"'. Das Druckmittel strömt durch die Leitung 12 b in die Druckspeicher 5, bis der Druckmesser 15 das Ventil 9 umschaltet, so daß es in die Stellung 9' geht. Jedesmal, wenn der Druck unter die Nennspannung sinkt, wird das Speicherladeventil sofort in Stellung 9"' gebracht.

In der Stellung 9' leitet das Ventil 9 das Druckmittel in den Speicher 4, bis auch dieser den Nenndruck erreicht hat. Der Nenndruck des Speichers 4 liegt wesentlich unter dem der Speicher 5 und wird von dem Druckmesser 13 überwacht. Wenn die Speicher leck sind oder aus einem anderen Grund kein Druck in der Anlage entsteht, schaltet der Druckmesser 14 oder der Druckmesser 16 die Pumpe 1 ab und gibt ein Signal an die Zentrale.

Es sei angenommen, daß der Hub- und Senkzylinder in der unteren Stellung verriegelt ist. Es wird ein elektrisches Signal gleichzeitig an die Ventile 10, 24 und 33 gegeben. Das Ventil 24 geht in die Stellung 24 b, das Ventil 10 in die Stellung 10"', das Ventil 33 in die Stellung 33 b. Von dem Druckmittel, das aus dem Druckspeicher 4 durch das Ventil 24 strömt, wird das Rückschlagventil 23 aufgesteuert. Das Druckmittel aus dem Speicher 4 fließt durch die Drossel 25 und das Ventil 23 zur Leitung 29 und von dort über die Leitung 32 zur Kolbenstangenseite der Zylinder 8. Das Druckmittel aus dem kolbenseitigen Zylinderraum fließt durch die Druckmittelleitung 28, durch das von dem Druck in der Leitung 32 aufgesteuerte Rückschlagventil 31 und das Steuerventil 10 in den Rücklauf 26. Der Kolben 8' wird aus der Verriegelungsnut herausgezogen, wobei er den Weg y zurücklegt. Ein elektrischer Endanschlag, den er am Ende seines Hubes berührt, bewirkt, daß das Ventil 10 in die Stellung 10", das Ventil 24 in die Stellung 24« und das Ventil 33 in die Stellung 33 a gelangt. Das Rückschlagventil 23 schlägt zu und sperrt die Arbeitszylinder hermetisch von dem Speicher 4 ab, da dessen Vorsteuerung über das Ventil 24 entlastet wird. Das Rückschlagventil 31 schließt ebenfalls infolge Entlastung seiner Vorsteuerung durch das Ventil 33.

Jetzt kann der Hub- und Senkzylinder gegen die Einwirkung des Gewichtes in seine obere Stellung ausfahren. Dort betätigt er einen Schalter, der ein Signal auf das 3/2-Wegeventil 19 gibt. Das Ventil 19 geht in die Stellung 19 b, das Ventil 20 steht in der Stellung 20 a. Druckmittel fließt durch das Ventil 19, den Umschalter 21 und steuert das Rückschlagventil 18 auf. Hierdurch wird mit der Leitung 28 die Kolbenseite der Zylinder 8 unter Speicherdruck ge- ι setzt. Von der Kolbenstangenseite der Zylinder 8 strömt das Druckmittel durch die Leitung 32 über Ventil 33 zum Rücklauf 26. Eine geringe Druck-

mittelmenge, die unter dem hohen Druck der Speicher 5 steht, genügt, um die Kolbenstangen 8' und 8" radial so fest gegen die Kolbenstange des Hub- und Senkzylinders zu pressen, daß die Last gehalten wird, obwohl der Hub- und Senkzylinder drucklos gemacht wird. Da der geringste Druckabfall genügt, um diese Verriegelung zu lösen, müssen die Speicher mit dem Zylinder 8 in Verbindung bleiben, solange das Festklemmen dauern soll. Daso halb ist das Ventil 19 ein Impulsventil, d. h., es bleibt in der einmal eingeschalteten Stellung auch dann stehen, wenn der Steuerstrom ausgeschaltet wird.

Das Lösen der oberen Festklemmstellung erfolgt durch ein elektrisches Signal, das auf die Ventile 19 und 20 geht. Das Ventil 19 geht in die Stellung 19 a und setzt dadurch die Vorsteuereinrichtung des Rückschlagventils 18 außer Tätigkeit. Das Ventil 20 geht in die Stellung 20 b und verbindet die Leitung 12 b mit der Leitung 27, so daß die Vorsteuereinrichtung ίο des Rückschlagventils 34 unter Speicherdruck kommt und das Ventil 34 öffnet. Der Druck auf der Kolbenseite der Zylinder 8 löst sich sofort, da der Haltedruck sich durch die Leitung 28 über das Ventil 34 in den Rücklauf 26 abbauen kann. Der Kolben des Hub- und Senkzylinders eilt unter dem Gewicht in seine untere Lage und löscht bei Erreichen der Endlage das Signal in dem Ventil 20, das durch seine Feder wieder in die Stellung 20 a zurückgebracht wird. Da die Leitung 27 nunmehr an den Rücklauf ο 26 angeschlossen ist, schlägt das Ventil 34 zu. Gleichzeitig wird ein Signal auf das Ventil 10, das in seine Stellung 10' und das Ventil 24, das in seine Stellung 24 b geht, gegeben. Das Rückschlagventil 23 wird aufgesteuert. Aus dem Druckspeicher 4 strömt Flüssigkeit durch die Drossel 25, das Ventil 23, das Ventil 10, die Leitung 30, das Ventil 31 und die Leitung 28 auf die Kolbenseite der Zylinder 8. Die Kolbenstangenseite der Zylinder 8 entleert sich durch die Leitung 32 und das Ventil 10 sowie parallel dazu ο durch das Ventil 33 in den Rücklauf 26. Der kleine Kolben 8' der Zylinder 8 fährt aus und setzt sich in die Verriegelungsnut des Hub- und Senkzylinders. Ein elektrischer Endschalter löscht das Signal, das auf die Ventile 24 und 10 gegeben wurde. Ventil 10 kehrt in die Stellung 10" und Ventil 24 in die Stellung 24 a zurück. Hierdurch schlägt das Rückschlagventil 23 wieder zu.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Einzelteile bleibt die Gesamtlage auch dann noch beo triebsfähig, wenn alle erdenklichen Störungen sich einstellen. Es wurde bereits erwähnt, daß bei Kraftstromausfall die Handpumpe 2 an Stelle der Motorpumpe 1 treten kann. Es wurde auch erklärt, daß Schaltmöglichkeiten vorhanden sind, um mit der ) Handpumpe entweder nacheinander die Speicher 4 und 5 aufzufüllen, um die Anlage in der gewohnten Weise auf elektrischem Wege weiterzuschalten oder bei defektem Speicher mit ihr über das Wegeventil 10 bzw. wenn dieses nicht betätigt werden kann, über > das handbetätigte Wegeventil 11 unmittelbar die Zylinder 8 zu betätigen. Solange die Speicher noch intakt sind, ändert sich nichts an der Geschwindigkeit der Verriegelungsbewegung. Sind die Speicher defekt und die Motorpumpe außer Betrieb, dann geht die Verriegelungsbewegung mittels der Handpumpe 2 entsprechend langsam vor sich.

Für den Fall, daß nur der Steuerstrom ausfällt, ist das Speicherladeventil 9 so eingerichtet, daß es auch

Claims

1 von Hand betätigt werden kann. Ebenso ist die Pumpe 1 von Hand einschaltbar. Sobald die Pumpe von Hand in Betrieb gesetzt wird, muß das Wegeventil 11 von Hand in die Stellung 11"' gebracht werden. Die hydraulische Anlage wird dann nur von Hand gesteuert. Patentansprüche:

1. Hydraulische Anlage zur Betätigung von Arbeitszylindern, die einen unter sehr schwerer Last stehenden Hub- und Senkzylinder in seiner oberen, die Last haltenden Stellung festklemmen und lösen und in seiner unteren entlasteten Stellung verriegeln und lösen, mit einem Behälter, einer elektrisch betriebenen Pumpe, einer Handpumpe, einem Druckspeicher, einem Speicherladeventil und einer Steuereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (1, 2) über das Speicherladeventil (9) zwei Speicher (4, 5) oder Speichergruppen verschieden hohen Druckniveaus beaufschlagt, die in verschiedenen selbständigen Druckmittelkreisen liegen, an die zwecks Aus- und Einfahrens zweier ineinandergeführter Kolben (8', 8") der Arbeitszylinder (8) in die und aus den Festklemm- bzw. Verriegelungsstellungen zugeordnete Steuereinrichtungen (7, 6) angeschlossen sind, wobei zum Einfahren der Kolben (8', 8") aus ihren beiden Festklemmbzw. Verriegelungsstellungen in an sich bekannter Weise die nicht beaufschlagten Zylinderkammern an den Behälter (3) über hydraulisch aufzusteuernde Rückschlagventile (31, 34) anschließbar sind, wobei die Steuereinrichtungen (7, 6) durch elektrische Signale betätigbar sind, die sowohl von einem Bedienungsstand als durch End-158

schalter, die von den Arbeitszylindern (8) und vom Hub- und Senkzylinder betätigt werden, ausgelöst sind, und daß ein elektrisch betätigtes, hydraulisch vorgesteuertes 4/3-Ventil (10) und/ oder ein handbetätigtes 4/3-Ventil (11) vorgesehen sind, die an die Steuereinrichtung (7) für die untere Verriegelung, an die Arbeitszylinder (8), an den Behälter (3) und an die Pumpe (1, 2) zur direkten Förderung in die Arbeitszylinder (8) unter Umgehung des Speichers (4) angeschlossen sind.

2. Hydraulische Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Verbindungsleitung (43) zwischen den Druckspeichern (4,5) beider Druckmittelkreise, in die ein Sperrventil (44) eingeschaltet ist.

3. Hydraulische Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherladeventil (9) zur druckabhängigen Umschaltung auf jeweils einen der Speicher (4, 5) eine Mittelstellung (9") aufweist, in der die Druckmittelpumpe (1, 2) unter Umgehung der Speicher (4, 5) unmittelbar an die 4/3-Ventile (10, 11) angeschlossen ist.

4. Hydraulische Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Handpumpe (2) und durch handbetätigte Schalter (40, 41), durch die die Handpumpe (2) wahlweise an die Druckspeicher (4 oder 5) mit den Steuereinrichtungen (6, 7) oder an die 4/3-Ventile (10, 11) anschließbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Buch »ölhydraulik« von H. Zoebl, 1963, S. 261, Abb. 312, 315;

»Hydraulische Grundschaltpläne« von H. Zoebl, 1961, S. 64 bis 67.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen