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DEUTSCHES ^tW^SS PATENTAMT Deutsche Kl.: 60 - 30 GERMAN ^ tW ^ SS PATENTAMT German class: 60 - 30

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Nummer: 1254 973Number: 1254 973

Aktenzeichen: A 495901 a/60File number: A 495901 a / 60

J 254 973 Anmeldetag: 26. Juni 1965J 254 973 Filing date: June 26, 1965

Auslegetag: 23. November 1967Open date: November 23, 1967

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventileinrichtung zum Dämpfen des Kolbenhubes in einem Druckluftzylinder mit einem Einlaß und einem Auslaß für das Druckmedium mindestens an einem Zylinderende sowie mit einer mit dem Auslaß über die Ventileinrichtung zusammenwirkenden Dämpfungskammer. The invention relates to a valve device for damping the piston stroke in one Compressed air cylinder with an inlet and an outlet for the pressure medium at least at one end of the cylinder as well as with a damping chamber cooperating with the outlet via the valve device.

Um eine Kontrolle der Bremsung oder Verzögerung des Kolbenhubes zu ermöglichen, muß die Drosselwirkung des Dämpfungsventils einstellbar sein. Eine vollkommene Verzögerung bzw. Bremsung hat zur Folge, daß der Kolben die Geschwindigkeit Null hat, wenn er das Ende des Zylinders erreicht, und zur selben Zeit muß der Druck vor dem Kolben niedrig genug sein, um das Risiko des Rückprallens auszuschalten. Eine solche vollkommene Dämpfung ist jedoch schwierig zu erreichen. In jeder gewählten Drosselstellung des Ventils wird die Brems- oder Verzögerungskraft im Verhältnis zu der Geschwindigkeit des Kolbens variieren, und diese so Geschwindigkeit ist wiederum abhängig von der Belastung des Kolbens. In gewissen Fällen mag ein gewisses Rückprallen oder ein kleiner Stoß auf das Zylinderende ohne Nachteil zulässig sein. Wenn jedoch hohe Anforderungen an die sanfte Abbremsung gestellt werden, sind die bisher verwendeten einfachen Drosselventileinrichtungen nicht zufriedenstellend genug.In order to enable control of the braking or deceleration of the piston stroke, the throttling effect of the damping valve must be adjustable. Complete deceleration means that the piston is at zero speed when it reaches the end of the cylinder, and at the same time the pressure in front of the piston must be low enough to eliminate the risk of rebounding. However, such perfect attenuation is difficult to achieve. In any selected throttle position of the valve the braking or retarding force will vary in proportion to the speed of the piston, and so this speed is in turn dependent on the load of the piston. In certain cases some rebound or a small impact on the cylinder end may be allowed without prejudice. However, if high demands are placed on the gentle braking, the simple throttle valve devices used hitherto are not satisfactory enough.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Ventilkonstruktion, die sich selbsttätig an den Druck in der D'ämpfungskammer in einem solchen Maß anpaßt, daß ein Anprall und ein Rückstoß praktisch vollkommen verhindert werden. Das wird mit einer Ventileinrichtung erreicht, die gekennzeichnet ist durch ein Gehäuse, einen in dem Gehäuse beweglichen und in diesem eine am gegenüberliegenden Ende abgeschlossene Ventilkammer begrenzenden Ventilkolben, eine hinter dem Ventilkolben in der Ventilkammer eingesetzte Druckfeder, um den Ventilkolben nach außen zu drücken, einen am äußeren Ende des Ventilkolbens vorgesehenen Ventilteil, der so ausgebildet ist, daß er einen Ventilsitz berührt, um normalerweise einen Durchlaß zwischen dem Auslaß des Zylinders und einem von der Dämpfungskammer ausgehenden Kanal zu verschließen, wobei die Druckfeder so bemessen ist, daß der Ventilkolben sich von dem Ventilsitz bei einem vorherbestimmten Druckanstieg in der Dämpfungskammer abhebt, und weiterhin gekennzeichnet durch ein Rückschlagventil, das von dem Auslaß zu der Ventilkammer hin öffnet, um das entweichende Druckmedium im Innern der Ventilkammer einen Druck aufbauen zu lassen, um Ventileinrichtung für die Dämpfung des
Kolbenhubes in einem pneumatischen ZylinderThe aim of the invention is to create a valve construction which automatically adapts to the pressure in the damping chamber to such an extent that an impact and a recoil are practically completely prevented. This is achieved with a valve device which is characterized by a housing, a valve piston which is movable in the housing and delimits a valve chamber closed off at the opposite end, a compression spring inserted behind the valve piston in the valve chamber to press the valve piston outwards, a provided at the outer end of the valve piston valve part which is designed so that it contacts a valve seat to normally close a passage between the outlet of the cylinder and a passage from the damping chamber, the compression spring being dimensioned so that the valve piston extends from lifts the valve seat at a predetermined pressure increase in the damping chamber, and further characterized by a check valve which opens from the outlet to the valve chamber to allow the escaping pressure medium to build up inside the valve chamber to valve means for damping the
Piston stroke in a pneumatic cylinder

Anmelder:Applicant:

AB Mekanprodukter, Hans Holm,
Hagersten (Schweden)AB Mekanprodukter, Hans Holm,
Hagersten (Sweden)

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. H. Marsch, Patentanwalt,
Düsseldorf, Lindemannstr. 31Dipl.-Ing. H. Marsch, patent attorney,
Düsseldorf, Lindemannstr. 31

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Lars Innings, Solna;Lars Innings, Solna;

Lars Hammarlung, Tumba (Schweden)Lars Hammarlung, Tumba (Sweden)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Schweden vom 1. Oktober 1964 (11 816)Sweden October 1, 1964 (11 816)

so den Widerstand gegen das Abheben des Ventilkolbens von dem Ventilsitz entsprechend dem erhöhten Druck in der Dämpfungskammer zu steigern, und durch ein Rückschlagventil, das von der Ventilkammer zu dem Kanal, der von der Dämpfungskammer ausgeht, öffnet. so the resistance to the lifting of the valve piston from the valve seat according to the increased Increase pressure in the damping chamber, and through a check valve, which is from the valve chamber opens to the channel that emanates from the damping chamber.

Vorzugsweise ist die Hublänge des Ventilkolbens einstellbar, z. B. mittels einer Schraube, so daß die optimale Größe der Ventilöffnung zwischen der Dämpfungskammer und der Auslaßöffnung in bezug auf das Volumen und den Betriebsdruck des zu überwachenden Zylinders angepaßt werden kann.Preferably, the stroke length of the valve piston is adjustable, e.g. B. by means of a screw, so that the optimal size of the valve opening between the damping chamber and the outlet opening in relation to can be adapted to the volume and the operating pressure of the cylinder to be monitored.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. In der Zeichnung zeigtAn embodiment of the invention is shown in the drawing. In the drawing shows

F i g. 1 eine Ventileinrichtung im Längsschnitt undF i g. 1 shows a valve device in longitudinal section and

Fig.2 einen in kleinerem Maßstab dargestellten Längsschnitt durch einen Druckluftzylinder, an dem die in F i g. 1 dargestellte Ventileinrichtung an beiden Enden angeordnet ist.2 shows a longitudinal section, shown on a smaller scale, through a compressed air cylinder on which the in F i g. 1 shown valve device is arranged at both ends.

Wie in F i g. 1 dargestellt, besitzt ein patronenähnliches Gehäuse 3 einen Kopfteil 4 und einen schmaleren Schaftteil 5. Der Schaftteil 5 hat zwei im Abstand voneinander angeordnete ringförmige Wülste 6,7, die für die Befestigung des Gehäuses 3 mit Gewindegängen versehen sind. Der Kopfteil 4 besitzt eine an ihrem äußeren Ende durch einen mit Gewinde versehenen Deckel 9 abgeschlossene axialeAs in Fig. 1, a cartridge-like housing 3 has a head part 4 and a narrower shaft part 5. The shaft part 5 has two spaced apart annular beads 6, 7 which are provided with threads for fastening the housing 3. The head part 4 has an axial closed off at its outer end by a cover 9 provided with a thread

709 689/272709 689/272

Bohrung, die eine Ventilkammer 8 bildet. An seiner Innenseite hat der Deckel 9 einen mittig angeordneten VorsprunglO mit einer Axialbohrung, die zur Außenseite des Deckels hin einen Gewindeabschnitt aufweist und in die eine Stiftschraube 11 mit einem entsprechenden Gewindeende eingeschraubt ist.Bore that forms a valve chamber 8 . On its inside, the cover 9 has a centrally arranged projection 10 with an axial bore which has a threaded section towards the outside of the cover and into which a stud screw 11 with a corresponding threaded end is screwed.

Die Ventilkammer 8 innerhalb des Kopfteiles 4 setzt sich in einer engeren Bohrung 12, die sich durch den Schaftteil 5 erstreckt, fort. Ein in dieser Bohrung 12 beweglich angeordneter Ventilkolben 13 wird durch eine die Schraube 11 umgebende und an der Innenseite des Deckels 9 anliegende Druckfeder 14 nach außen gedrückt. Der Ventilkolben 13 ist mit einer axialen abgestuften Durchtrittsöffnung 15 versehen, die ihren größten Durchmesser zu der Ventilkammer 8 und einen ziemlich geringen Durchmesser zum äußeren Ende des Ventilkolbens hin aufweist. Die mittig angeordnete Schraube 11 erstreckt sich in die Durchtrittsöffnung 15 hinein und dient zur Begrenzung der Einwärtsbewegung des Ventilkolbens durch Berührung mit einer abgesetzten Ringfläche 16. Die Schraubeil ist an ihrem Ende von einem Lippendichtungsring 17 umgeben, der innerhalb der Durchtrittsöffnung 15 auf einer anderen Durchmesserabstufung 18 aufliegt. Der Lippendichtungsring 17 erfüllt in bekannter Weise die Funktion eines Rückschlagventils und ist, wie dargestellt, dazu angebracht, nur bei Überdruck im Inneren der Ventilkammer 8 abzudichten. Ein anderer Lippendichtungsring 19 ist anders herumgedreht in einer Umfangsnut in der zylindrischen Oberfläche des Ventilkolbens 13 angeordnet, um durch Anlage an der Bohrung 12 abzudichten, wenn der Druck an der Außenseite des Ventilkolbens 13 höher als im Inneren der Ventilkammer 8 ist.The valve chamber 8 within the head part 4 continues in a narrower bore 12 which extends through the shaft part 5 . A valve piston 13 arranged movably in this bore 12 is pressed outward by a compression spring 14 surrounding the screw 11 and resting on the inside of the cover 9. The valve piston 13 is provided with an axial stepped through opening 15 which has its largest diameter towards the valve chamber 8 and a fairly small diameter towards the outer end of the valve piston. The centrally arranged screw 11 extends into the passage opening 15 and serves to limit the inward movement of the valve piston by contact with a stepped annular surface 16. The screw part is surrounded at its end by a lip sealing ring 17 , which is inside the passage opening 15 on a different diameter graduation 18 rests. The lip sealing ring 17 fulfills the function of a check valve in a known manner and, as shown, is attached to seal only when there is overpressure in the interior of the valve chamber 8. Another lip sealing ring 19 is rotated the other way around in a circumferential groove in the cylindrical surface of the valve piston 13 in order to seal by contact with the bore 12 when the pressure on the outside of the valve piston 13 is higher than inside the valve chamber 8 .

Der Ventilkolben 13 hat ein schmaleres äußeres Ende 20, das mit einer sich in axialer Richtung erstreckenden ringförmigen Kante bzw. einem Ventilteil 21 versehen ist, das gegen einen an dem gegenüberliegenden Ende eines axial in der Bohrung 12 angeordneten rohrförmigen Teiles 23 vorgesehenen Ventilsitz 22 abdichtet. Somit begrenzt der Teil 23 die durch die Druckfeder 14 verursachte Auswärtsbewegung des Ventilkolbens. Die Durchtrittsöffnung 24 des Teiles 23 steht in dauernder Verbindung mit dem angrenzenden Teil der Durchtrittsöffnung 15 in dem Ventilkolben 13, jedoch ist, solange der Ventilteil 21 den Ventilsitz berührt, die Verbindung zwischen der Durchtrittsöffnung 24 und dem den Ventilsitz 22 umgebenden Ringraum geschlossen. An seinem äußeren Ende ist der rohrförmige Teil 23 mit einem ein Gewinde aufweisenden Ring 25 versehen, der in die Bohrung 12 eingeschraubt ist und eine Anzahl von in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten Axialbohrungen 26 aufweist. Ein in die Bohrung 12 eingesetzter Lippendichtungsring 28 wird durch den Ring 25 abgestützt und ist dazu bestimmt, bei Überdruck in dem den Ventilsitz 22 umgebenden Ringraum abzudichten.The valve piston 13 has a narrower outer end 20 which is provided with an axially extending annular edge or a valve part 21 which seals against a valve seat 22 provided at the opposite end of a tubular part 23 arranged axially in the bore 12. Thus, the part 23 limits the outward movement of the valve piston caused by the compression spring 14. The passage opening 24 of the part 23 is in permanent connection with the adjoining part of the passage opening 15 in the valve piston 13, but as long as the valve part 21 contacts the valve seat, the connection between the passage opening 24 and the annular space surrounding the valve seat 22 is closed. At its outer end, the tubular part 23 is provided with a threaded ring 25 which is screwed into the bore 12 and has a number of axial bores 26 spaced from one another in the circumferential direction. A lip sealing ring 28 inserted into the bore 12 is supported by the ring 25 and is intended to seal in the event of excess pressure in the annular space surrounding the valve seat 22.

Zwischen den zwei Gewindewülsten 6,7 hat die Wandung des Schaftteiles 5 eine Anzahl radialer öffnungen 29, die mit der Bohrung 12 außerhalb des Ventilkolbens 13, aber innerhalb des Lippendichtungsringes 28 zusammenwirken. Die Funktionsweise der so ausgebildeten Ventileinrichtung wird im folgenden im Zusammenhang mit dem in Fig. 2 dargestellten Zylinder und seiner Arbeitsweise beschrieben. Between the two thread beads 6 , 7 the wall of the shaft part 5 has a number of radial openings 29 which interact with the bore 12 outside the valve piston 13 but inside the lip sealing ring 28 . The mode of operation of the valve device designed in this way is described below in connection with the cylinder shown in FIG. 2 and its mode of operation.

Der in F i g. 2 dargestellte Druckluftzylinder ist aus einem zylindrischen Mittelteil 30 und zwei im Querschnitt viereckigen Endteilen 31,32 zusammengesetzt. Obwohl nicht dargestellt, sind diese Endteile 31,32 in der üblichen Weise durch sich außerhalb des Mittelteiles 30 axial erstreckende Haltebolzen verbunden. Ein Kolben 33 in dem Zylinder hat eine Kolbenstange 34, die sich durch den Endteil 31 hindurcherstreckt und gegenüber diesem abgedichtet ist.The in F i g. The compressed air cylinder shown in FIG. 2 is composed of a cylindrical central part 30 and two end parts 31, 32 which are square in cross section. Although not shown, these end parts 31, 32 are connected in the usual manner by retaining bolts extending axially outside the central part 30. A piston 33 in the cylinder has a piston rod 34 which extends through the end portion 31 and is sealed against it.

ίο Die beiden Endteile 31,32 und die damit zusammenwirkenden Kolbenenden sind praktisch identisch, zumindest funktionsmäßig, so daß die Beschreibung nur eines Endteiles genügt.
Der Endteil 32 besitzt eine zylindrische Ausnehmung 35, die einen Teil des Zylinderraumes an der betreffenden Seite des Kolbens 33 bildet, obwohl ihr Durchmesser bedeutend geringer als der Innendurchmesser des Mittelteiles 30 ist. Eine Seite des Endteiles 32 ist für die Befestigung vorgesehen, währendίο The two end parts 31,32 and the piston ends interacting therewith are practically identical, at least functionally, so that the description of only one end part is sufficient.
The end part 32 has a cylindrical recess 35 which forms part of the cylinder space on the relevant side of the piston 33 , although its diameter is significantly smaller than the inner diameter of the central part 30 . One side of the end portion 32 is provided for attachment while

ao jede der anderen Seiten eine mit Gewinde versehene Bohrung aufweist, die in die Ausnehmung 35 mündet. Eine dieser Bohrungen ist für den Anschluß einer Zuführleitung vorgesehen. Eine zweite Bohrung dient als Auslaß, und die dritte Bohrung ist für die Befestigung der oben beschriebenen Ventileinrichtung ausgebildet. In F i g. 2 dient die Bohrung 38 als Auslaßöffnung, und das Gehäuse 3 der oben beschriebenen Ventileinrichtung ist in die gegenüberliegende Bohrung 36 eingeschraubt, so daß ihre Endfläche einen Dichtungsring 37 berührt, der an einem ringförmigen Widerlager aufliegt. Das Innere des rohrförmigen Teiles 23 und die Axialbohrungen 26 in seinem Ring 25 stehen dann in Verbindung mit der Ausnehmung 35. Ein Kanal 39 erstreckt sich von der dem Kolben 33 gegenüberliegenden Endwandung 40 zu der Bohrung 36, wo er in einen zwischen den Wulstteilen 6,7 des Ventilgehäuses 3 gebildeten Ringraum mündet.
Die Kolbenstange 34 geht durch den Kolben 33 hindurch und trägt an ihrem vorspringenden Endteil eine auf dieses aufgeschraubte Hülse 42. Ein an dem äußeren Ende der Hülse 42 gebildeter Flansch 43 stützt einen die Hülse umgebenden Lippendichtungsring 44 ab, und ein die Hülse 42 ebenfalls umgebender Ring 45 besitzt ein abgeschrägtes Ende, das zwischen die Lippen der Dichtung 44 eindringt. Der Ring 45 ist so bemessen, daß er mit einem geringen Spiel in die Ausnehmung 35 eingeführt wird.
Wenn sich der Kolben 33 in die dargestellte Stellung bewegt, wird ein enger ringförmiger Durchlaß zwischen dem Ring 45 und der umgebenden Wandung der Ausnehmung 35 gebildet. Die zu dem Auslaß 38 hin entweichende Luft wird dann gedrosselt, so daß in einer zwischen dem Kolben 33 und der gegenüberliegenden Endwandung 40 des Endteiles 32 gebildeten Dämpfungskammer schnell ein Überdruck aufgebaut wird. Als Folge davon schließt der Lippendichtungsring 44 den genannten Durchgang vollständig ab, wodurch der Druck in der Dämpfungskammer weiter erhöht wird. Danach wird die Dämpfungskammer ausschließlich über den Kanal 39 und die daran angeschlossene Ventileinrichtung entlüftet, wobei der Ventilkolben 13 mit seinem Ventilteil 21 mittels des von der Dämpfungskammer übertragenen Drukkes von dem Ventilsitz 22 abgehoben wird, so daß der Kanal 39 über die Durchtrittsöffnung 24 durch den Teil 23 mit dem Auslaß 38 in Verbindung kommt. Wie bereits erwähnt, kann die Länge desao each of the other sides has a threaded bore opening into recess 35 . One of these bores is provided for the connection of a feed line. A second bore serves as an outlet, and the third bore is designed for the attachment of the valve device described above. In Fig. 2, the bore 38 serves as an outlet opening, and the housing 3 of the valve device described above is screwed into the opposite bore 36 so that its end face contacts a sealing ring 37 which rests on an annular abutment. The interior of the tubular part 23 and the axial bores 26 in its ring 25 are then in communication with the recess 35. A channel 39 extends from the end wall 40 opposite the piston 33 to the bore 36, where it is inserted into one between the bead parts 6, 7 of the valve housing 3 formed annular space opens.
The piston rod 34 passes through the piston 33 and carries at its projecting end portion of a 42nd to this screwed sleeve A at the outer end of the sleeve 42 formed flange 43 supports a surrounding sleeve lip seal ring 44 and a sleeve 42 also surrounding ring 45 has a beveled end which penetrates between the lips of the seal 44. The ring 45 is dimensioned so that it is inserted into the recess 35 with little play.
When the piston 33 moves into the position shown, a narrow annular passage between the ring 45 and the surrounding wall of the recess 35 is formed. The air escaping to the outlet 38 is then throttled so that an overpressure is quickly built up in a damping chamber formed between the piston 33 and the opposite end wall 40 of the end part 32. As a result, the lip seal ring 44 completely closes off said passage, whereby the pressure in the damping chamber is further increased. Thereafter, the damping chamber is vented exclusively via the channel 39 and the valve device connected to it, the valve piston 13 with its valve part 21 being lifted from the valve seat 22 by means of the pressure transmitted by the damping chamber, so that the channel 39 through the passage opening 24 through the part 23 comes into communication with the outlet 38. As mentioned earlier, the length of the

Claims

The stroke of the valve piston 13 can be adjusted by screwing the screw 11 in or out, for which purpose the outer end of the screw part is provided with a slot for a screwdriver. * The valve piston 13 works as a check valve. In contrast to conventional check valves, however, the counterpressure acting on the valve piston 13 is generated not only by the compression spring 14, but also by a gas pressure built up inside the valve chamber 8. During the first movement section of the piston 33 on the in F i g. 2 position shown, d. H. Before the lip seal ring 44 has closed the direct connection between the damping chamber and the outlet 38, there is of course the same pressure in the channel 39 and in the outlet 38, so that the valve piston 13 seals against the valve seat 22, and at the same time the escaping Air can reach the valve chamber 8 through the ao passage opening 24 and past the lip sealing ring 17 inserted into the valve piston 13. The pressure of the escaping air is directly dependent on the speed of movement of the piston 33, and the higher the speed, the higher the counter pressure built up in the valve chamber 8. A faster movement of the piston 33 will also result in a higher pressure increase in the damping chamber when the direct connection to the outlet 38 is closed. If the valve piston were merely spring-loaded, this higher increase in pressure would result in the valve opening more quickly so that the air could escape more quickly and the piston 33 would consequently hit the end wall 40. According to the invention, such alternating increased pressures in the damping chamber are compensated for in that the displacement of the valve piston 13 is also counteracted by the pressure built up in the valve chamber in accordance with the speed of the piston 33. Thus, by adjusting the stroke length of the valve piston 13, it is possible to achieve shock-free damping or braking of the piston 33 at changing speeds, i. H. when the piston 33 is subjected to heavy and light loads. The lip sealing ring or the check valve 28 inserted into the bore 12 outside the valve piston 13 only has to ensure that the compressed air supplied through the inlet opening quickly reaches the entire surface of the piston 33 and acts on it so that the next stroke of the piston is not unnecessarily delayed . If the compressed air cylinder, as shown in Fig. 2, is double-acting, with inlet and outlet at both ends, valve means are attached at both ends, as also in Fig. 2 shown. Patent claims:

1. Valve device for damping the piston stroke in a compressed air cylinder with a Inlet and an outlet for the pressure medium at least at one end of the cylinder and with a damping chamber cooperating with the outlet via the valve device, characterized by a housing (3), one movable in the housing (3) and one in this delimiting a valve chamber (8) closed at the opposite end Valve piston (13), a compression spring inserted behind the valve piston in the valve chamber (8) (14) to push the valve piston outward, one at the outer end of the valve piston (13) provided valve part (21) which is designed so that it touches a valve seat (22), to normally have a passage between the outlet (38) of the cylinder and one of the Damping chamber outgoing channel (39) to close, the compression spring (14) so sized is that the valve piston (13) from the valve seat (22) at a predetermined Pressure rise in the damping chamber lifts, and continues to be characterized by a check valve (17), which opens from the outlet (38) to the valve chamber (8) to the escaping To allow pressure medium to build up inside the valve chamber (8), so as to the resistance to the lifting of the valve piston (13) from the valve seat (22) accordingly to increase the increased pressure in the damping chamber, and through a check valve (19), which leads from the valve chamber (8) to the channel (39) which extends from the damping chamber, opens.

2. Valve device according to claim 1, characterized in that the stroke length of the valve piston (13), for example by means of a screw (11), is adjustable.

3. Valve device according to claim 1 or 2, characterized in that the two check valves (17 and 19) consist of lip sealing rings in a manner known per se.

4. Valve device according to claims 1 to 3, characterized in that the on the Valve piston (13) arranged valve part (21) is annular and the mouth of a through the piston axially extending passage opening (15) surrounds that this passage opening (15) cooperates with a further passage opening (24) which communicates with the outlet (38) communicates and ends at the valve seat ^), and that to the valve chamber (8) opening check valve (17) in the passage opening (15) of the valve piston (13) is arranged.

1 sheet of drawings