DE1478928A1

DE1478928A1 - Steuerventileinrichtung fuer ein mit Druckluft betriebenes Geraet zum Eintreiben von Befestigungsmitteln

Info

Publication number: DE1478928A1
Application number: DE19651478928
Authority: DE
Inventors: Dieter Volkmann
Original assignee: Dieter Haubold Industrielle Nagelgeraete
Current assignee: Dieter Haubold Industrielle Nagelgeraete
Priority date: 1965-02-04
Filing date: 1965-02-04
Publication date: 1969-06-04
Also published as: US3392632A; GB1076236A

Description

Hannover, TheaterstraUe 2 ' ^"——-— - * J

^rel:?4911 Hannover, den 2. Februar 1965

Betr.: B 422/Bg - Anmelder: Firma Dieter Haubold

Industrielle Nagelgeräte 3005 -Westerfeld Carl-Zeiß-Straße 19

Steuerventileinrichtung für ein mit Druckluft betriebenes Qerät zum Eintreiben von Befestigungsmittel·!

Die Erfindung betrifft ein mit Druckluft betriebenes Gerät zum Eintreiben von Befestigungsmitteln, wie Nägeln, Klammern, Stiften und dgl. Der Arbeitszylinder des Geräts wird durch ein Steuerventil entweder in der Betriebsstellung mit der Druckluftzuführungsleitung oder in der Ruhestellung mit der Außenluft verbunden, wobei das Steuerventil mittels eines manuell betätigbaren Auslöseventils in der Betriebs- und Ruhestellung verschoben wird.

Damit derartige Geräte eine hohe Schlagleistung entwickeln, muß dafür Sorge getragen werden, daß unmittelbar nach dem Betätigen des Auslöse-Ventils der im Arbeite zylinder geführte Schlagkolben sofort mit dem vollen Druck der Antriebsdruckluft beaufschlagt wird.

Es ist bekannt, den Arbeitszylinder von einem dauernd mit der Druckluftzuführungsleitung in Verbindung stehenden Druckluftvorratsraum zu umgeben, gegen den der Innenraum des Ar-

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beitszylinders durch das an seinem oberen offenen Ende angeordnete Steuerventil abgesperrt ist. Das Steuerventil hat eine größere Oberseite als die Unterseite, so daß es durch die auf seiner Oberseite wirkende Druckluft auf seinen Sitz gedruckt wird und den Arbeitszylinder abschließt. Beim Betätigen des Auslöseventils wird das Steuerventil an seiner Oberseite entlüftet, und die auf seine Unterseite wirkende Druckluft hebt es von seinem Sitz ab und öffnet den Arbeitszylinder, wodurch die Druckluft den Schlagkolben beaufschlagen kann. Gleichzeitig mit dem Bewegen des Steuerventils aus der Ruhe- in die Betriebsstellung muß das Entlüftungsventil geschlossen werden, das beim Rückhub des Kolbens geöffnet ist, damit die von ihm hierbei verdrängte Luft in die freie Atmosphäre treten kann. Das Entlüftungsventil ist meistens als Rückschlagventil ausfe gebildet, das in der Ruhestellung des Geräts geöffnet ist und sich erst unter der Wirkung der beim Betätigen des Auslöseventils einströmenden Druckluft schließt. Solange das Entlüftungsventil noch nicht vollständig geschlossen ist, kann ein Teil der nach Betätigen des Auslöseventils einströmenden Druckluft durch das noch nicht vollständig geschlossene Entlüftungsventil austreten und einen Druckabfall hervorrufen, der eine entsprechende Leistungsverringerung des Geräts zur Folge hat.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unmittelbar beim Betätigen des Auslöseventils ein Schließen des Entlüftungsventils zu bewirken und dadurch jegliche Verluste der Druckluft zu vermeiden, die ohne Druckabfall dem geöffneten Arbeitszylinder zugeführt werden soll. Gemäß der Erfindung ist das Entlüftungsventil mit einem als Stufenkolben ausgebil- g deten Betätigungskolben gekuppelt, dessen Stufenkolbenstirnfläche dauernd und dessen entgegengesetzte Kolbenstirnfläche über das in Ruhestellung befindliche Auslöseventil mit dem Druckluftvorratsraum verbunden ist. Vorzugsweise ist der Zylinderraum des stufenkolbenförmigen Betätigungskolbens für das Entlüftungsventil an dem der Stufenkolbenstirnfläche zugewendeten Ende an einen in dauernder offener Verbindung mit dem Druckluftvorratsraum stehenden Kanal und an dem anderen Ende an einen Kanal angeschlossen, der mit einer zwischen Auslöseventil und Steuerventil angeordneten Kammer in offe- " ner Verbindung steht.

Sobald das Auslöseventil durch Verschwenkung seines Betätigungshebels aus der Ruhestellung in die Betriebsstellung verschoben wird, wird die Kolbenstirnfläche des Betätigungskolbens für das Entlüftungsventil mit der Außenluft verbunden. Die im Druckluftvorratsraum befindliche Druckluft tritt in den Zylinderraum des Betätigungskolbens unterhalb dessen Stufenkolbenstirnfläche und verschiebt den Betätigungskolben

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in Richtung auf die entlüftete Kolbenstirnfläche, so daß das Entlüftungsventil schlagartig in seine Schließstellung bewegt wird. Anschließend bewegt die Druckluft das Steuerventil aus seiner Ruhestellung in die Betriebsstellung und gibt das offene. Ende des Arbeitszylinders für das Einströmen der Antriebsdruckluft frei. Da vor dem Einströmen der Antriebsdruckluft das Entlüftungsventil geschlossen ist, wird jeglicher Verlust an Antriebsdruckluft vermieden, deren voller Druck den Schlagkolben im Arbeitszylinder beaufschlagt. Das Steuerventil hat den gleichen Querschnitt wie der Arbeitszylinder, während der Betätigungskolben des Entlüftungsventils und damit auch dessen Zylinderraum wesentlich kleiner Ü. Der Zylinderraum des Betätigungskolbens wird daher schneller entlüftet als der Raum oberhalb des Steuerventils, so daß auch im Hinblick hierauf das Entlüftungsventil mit Sicherheit geschlossen ist, bevor die Druckluft aus dem Vorratsraum den am oberen Ende des Arbeitszylinders befindlichen Schlagkolben voll beaufschlagt. Die Zeit zum Entlüften des Zylinderraums für den Betätigungskolben des Entlüftungsventils kann durch den Strömungsquerschnitt des Kanals beeinflußt werden, der den Raum an der Kolbenstirnfläche des Betätigungskolbens mit der zwischen Auslöseventil und Steuerventil befindlichen Kammer verbindet. Je größer dieser Durchtrittsquerschnitt ist, umso schneller .wird der Raum entlüftet und damit das Entlüftungsventil in seine Schließlage gebracht.

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In einer bevorzugten Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist das Entlüftungsventil quer zur Mittelachse des Arbeitsaylinders angeordnet, wodurch sich besonders kurze Verbindungskanäle und damit kurze Schließzeiten für das Entlüftungsventil ergeben. Außerdem wird hierdurch die Bauhöhe des Geräts verringert, was namentlich bei Handgeräten von praktischer Bedeutung ist, da hierdurch die Handhabung beträchtlich erleichtert wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs gegenstands veranschaulicht.

Es zeigen:

Fig. 1 den Längsschnitt bzw. di« teilweise

Seitenansicht eines mit Druckluft betriebenen Handgeräts zum Eintreiben von Klammern in der Ruhestellung,

Fig. 2 einen teilweisen Schnitt des Geräts in der Ruhestellung,

Fig. 3 den Schnitt der Fig. 2 in der Betriebsstellung,

Fig. 4 einen Schnitt in der Ebene IV-IV der

Fig. 2, wobei die Fig. 2 bis 4 in größerem Maßstab dargestellt sind.

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Das als tragbares Handwerkzeug ausgebildete Eintreibgerät besteht aus einem Gerätkörper 1, der z. B. aus einem Leichtmetallguß- oder Preßstück hergestellt und mit einem seitlichen Griffstück 2 versehen ist. Am hinteren Ende des

Griffstückes 2 ist ein Stutzen/zum Anschluß an eine Preßluftquelle angebracht. Der Gehäusekörper 1 umschließt einen ^ Preßluftvorratsraum 4, der in offener Verbindung mit dem Anschlußstutzen steht und den oberen Teil eines Arbeits-

• Zylinders 5 umgibt. Dieser ist in Form einer oben offenen Laufbuchse in den Gehäusekörper 1 eingesetzt und durch einen elastischen O-Ring 6 gegen eine Zwiechenwand 7 des Gehäusekörpers 1 abgedichtet. Die Zwischenwand 7 schließt mit dem Bodenteil Ö des Gehäusekörpers'1 eine Luftkammer 9 ein, die durch eine enge Bohrung 10 sowie mehrere größere Bohrungen 11 des Arbeitszylinders 5 in offener Ver-

fe bindung mit dessen Innenraum steht. Das untere Ende des Arbeitszylinders 5 stützt sich gegen einen ringförmigen Ansatz 12 eines in den Gehäuseboden Ö eingesetzten elastischen Puffers 13, der den Arbeitshub des in dem Arbeitszylinder 5 geführten Schlagkolbens 14 begrenzt.

• Der Schlagkolben 14 besteht z. B. aus Leichtmetall mit Stahlkern und ist mit einem z. B. aus Stahlblech bestehenden Stößel 15 verbunden, der in üblicher Weise in dem Ausstoßkanal eines Fußstückes 16 geführt ist, an dem das Zu-

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führmagazin 17 für die z. B. zu einem Streifen oder Stab zusammengefügte Klammern befestigt ist.

Auf dem oberen offenen Rand des Arbeitszylinders 5 ruht unter Zwischenschaltung eines einen Dichtungsring 1Ö enthaltenden Profilringes 19 ein Steuerzylinder 20, dessen oberes Ende an einem an dem Gehäusekörper 1 durch Schrauben 21 befestigten Deckel 22 anlegt.

Der Arbeitszylinder 5 ist lose in den Gehäusekörper 1 eingesetzt und zwischen dem ringförmigen Ansatz 12 des Puffers 13 und dem Steuerzylinder 20 durch den Gehäusedeckel 22 fest eingespannt. Er kann daher nach Abschrauben des Gehäusedeckels 22 und Herausziehen des SteuerZylinders 20 leicht und mit geringstem Zeitaufwand ausgewechselt werden, wenn er infolge des rauhen Betriebes des Eintreibge- ' | rätes verschlissen ist. Das hierdurch ermöglichte leichte Auswechseln des stark beanspruchten Arbeitszylinders 5 vermeidet längere Betriebsunterbrechungen und ist daher für die praktische Brauchbarkeit des Geräts von Bedeutung.

In dem auf dem Profilring 19 ruhenden Steuerzylinder 20 ist ein als Ringkolben ausgebildetes Steuerventil 23 verschiebbar, das durch Druckluft sowie durch Federn 24 auf seinen von dem Profilring 19 gebildeten Sitz gedrückt wird.

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Das Steuerventil 23 kann auch vollständig auf pneumatischem Wege ohne Verwendung von Federn bewegt werden, wenn es als Stufenkolben ausgebildet ist. Die Dichtfläche des Steuerventils 23 besteht aus einer elastischen Scheibe 25· Außerdem ist das Steuerventil 23 durch einen elastischen fe O-Ring 26 gegen den Steuerzylinder 20 und einen elastischen O-Ring 27 gegen den zylindrischen Ansatz 2Ö des Deckels abgedichtet. In diesem Zylinderansatz 2Ö des Deckels 22 ist ein ringförmiger Dauermagnet 29 eingelassen, der den Schlagkolben 14 in der in Fig. 1 und 2 gezeichneten Ruhestellung festhält. Der ringförmige Magnet 29 umschließt einen in axialer Richtung verlaufenden Entlüftungskanal 30,- dessen oberes· abgewinkeltes Ende 31 durch das Entlüftungsventil 32 beherrscht wird.

Ψ Der Ventilstößel 33 des EntlüÄingsventils 32 verläuft quer zur Mittelachse des ArbeiteZylinders 5 und trägt an seinem anderen Ende einen als Stufenkolben ausgebildeten Betätigungskolben 34* der in einer Zylinderbohrung 35 dicht geführt ist. Die Zylinderbohrung 35 ist nach außen durch eine Verschraubung 36 abgeschlossen und gegen den Ventilstößel

33 durch eine elastische Scheibe 37 abgedichtet. Der Kolben

34 ist außerdem durch einen elastischen O-Ring 3# gegen seine Zylinderlaufbahn abgedichtet. Die dem Entlüftungsventil 32 zugewendete Stufenkolbenfläche des Kolbens 34

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ist ringförmig und daher wesentlich kleiner als die entgegengesetzte, der Abschlußschraube 36 zugewendete Stirnfläche .

Die Zylinder-bohrung 35 steht durch einen in der Nähe der Dichtungsscheibe 37 angeordneten den Deckel 22 und den Gehäusekörper 1 durchsetzenden Kanal 39 (s. Fig. 4) in dauernder offener Verbindung mit dem Druckluftvorratsraum 4. Das entgegengesetzte, der Verschraubung 36 zugewendete Ende der Zylinderbohrung 35 ist durch einen Kanal 40 mit einer Kammer 41 verbunden, die zwischen dem Steuerzylinder 20 und dem Auslöseventil 42 angeordnet ist. Der Ventilstößel 33 ist noch durch einen elastischen O-Ring 43 gegen die ihn aufnehmende Bohrung des Deckels 22 abgedichtet.

Der Steuerzylinder 20 ist an seinem oberen Rand mit mehre- * ren Ausnehmungen 44 und· an seinem unteren Rand mit entsprechenden Ausnehmungen 45 versehen. Das Auslöseventil 42 hat einen durch eine Handhabe, z. B. einen Fingerhebel 46, betätigbaren Ventilstößel 47, der unter Zwischenschaltung der elastischen O-Ringe 4# und 49 in einem Ventilgehäuse 50 verschiebbar ist, das unter Zwischenschaltung der Dichtungsringe 51 und 52 in einer entsprechenden Ausnehmung des Gehäusekörpers 1 eingesetzt ist. Das Ventilgehäuse 50 ist mit einem Durchlaß 53 versehen und steht mit einem Entlüf-

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tungskanal 54 in offener Verbindung, während eine zwischen Gehäusekörper 1 und Ventilgehäuse 50 eingeschlossene Ringkammer 55 in offener Verbindung mit der Kammer 41 steht.

Die Wirkungsweise der Steuerventileinrichtung ist folgende:

) In der Ruhestellung, wie sie in den Fig. 1 und 2 veranschaulicht ist, befindet sich der Schlagkolben 14 am oberen Ende des Arbeitszylinders 5, der durch das Steuerventil 23 abgeschlossen ist, das durch die Federn 24 sowie die Druckluft, die aus dem Vorratsraum 4 durch den geöffneten Durchlaß 53 des Auslöseventils 42, Ringkammer 55, Kammer 41 und Durchbrechungen 44 auf die Oberseite des Steuerventils 23 wirkt, auf seinen Sitz 19 gedrückt wird. Das Entlüftungsventil 32 ist geöffnet, da die Stirnfläche des Betätigungskolbens 34 über den Kanal 40 von dem vollen Druck der in der Kammer 41 befindlichen Druckluft beaufschlagt wird. Da diese Stirnfläche größer jsb als die entgegengesetzte Ringfläche des Stufenkolbens 34, wird das Entlüftungsventil 32 in seiner Offenstellung gehalten. Der Magnet 29 hält den Schlagkolben 14 in seiner oberen Ausgangslage.

Wenn zur Ausführung eines Arbeitshubes der Fingerhebel 46 betätigt wird, wird das Auslöseventil 42 nach oben in die in Fig. 3 gezeichnete Lage verschoben. In dieser ist die

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Zufuhr von Druckluft aus dem Vorratsraum 4 zur Kammer 41 unterbrochen, da der O-Ring 4Ö die Zylinderbohrung des Ventilgehäuses 50 abdichtet. Stattdessen ist die Kammer 41, die über die oberen Ausnehmungen 44 des Steuerzylinders 20 in offener Verbindung mit dem Raum oberhalb des Steuerventils 23 steht, über die Ringkammer 55, die Durchlässe 53 des Ventilgehäuses 50 und dessen Ringbohrung mit dem Ent- ' lüfungskanal 54 in offener Verbindung, so daß der Raum ; oberhalb des Steuerventils 23 entlüftet ist.

Da die Zylinderbohrung 35 des Betätigungskolbens 34 für das Entlüftungsventil 32 über den Kanal 40 in offener Verbindung mit der Kammer 41 steht, wird die Luftmenge aus der Zylinderbohrung 35 sofort nach außen abgeführt. Der Kolben 34 wird durch die auf seine Stufenkolbenringfläche über den Kanal 39 wirkende Druckluft aus dem Vorrats- , * raum 4 sofort nach rechts verschoben und bringt das Entlüftungsventil 32 in seine Schließlage, in der es den Entlüftungskanal 30, 31 absperrt. Wegen der geringen Luftmenge in der Zylinderbohrung 35 wird das Entlüftungsventil 32 mit Sicherheit früher geschlossen als das Steuerventil 23. " ■ in seine Betriebsstellung verschoben wird.

Die über die unteren Ausnehmungen 45 des Steuerzylinders 20 aus dem Druckluftvorratsraum 4 einströmende Druckluft

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hebt das Steuerventil 23 von seinem Sitz 19, da ihre Kraft größer ist als die Kraft der Feder 24· Die Druckluft kann daher unbehindert in den Arbeitszylinder 5 einströmen und den Schlagkolben 14 beaufschlagen. Sobald diese Druckluft die Haltekraft des Magneten 29 überwindet, wird der Schlagk kolben 14 in seiner Arbeitsrichtung vorgetrieben und treibt über den Stößel 15 die Klammer in das Werkstück.

Die beim Arbeitshub vom Schlagkolben 14 verdrängte Luft gelangt durch die Durchlässe 11 in die Luftkammer 9 und wird hier gespeichert. Sobald der Schlagkolben 14 seinen Arbeitshub nahezu vollendet hat und auf den Puffer 13 aufschlägt, strömt die über ihm befindliche Druckluft durch die enge Bohrung 10 in die Luftkammer 9 und erhöht den Druck der hier gespeicherten Luft, die beim Auftreffen ' des Schlagkolbens 14 auf den Puffer 13 über die großen Durchlässe 11 unter die untere Stirnfläche des Schlagkolbens gelangt und ihn in bekannter Weise in seine Ausgangslage zurückführt.

Hierbei ist der Raum oberhalb des Schlagkolbens 14 durch das in seiner Öffnungslage befindliche Entlüftungsventil, 32 über die Kanäle 30 und 31 mit der Außenluft verbunden. Sobald der Schlagkolben 14 am oberen Ende des Arbeitszy-

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linders 5 angelangt ist, wird er in dieser Lage durch den Magneten 29 gehalten.

Das kurzzeitige Schließen des Entlüftungsventils 32 wird begünstigt durch seine Anordnung quer zur Mittelachse des Arbeitszylinders 5 bzw. des Steuerventils 23, da auf diese Weise die Kanäle 39 und 40 verhältnismäßig kurz werden. Außerdem wird durch diese Queranordnung des EntlüftungsvsntiLs 32 die Bauhöhe des Geräts verringert.

Der Beginn eines jeden Arbeitshubes spielt sich also in zwei Phasen ab, und zwar wird nach dem Betätigen des Auslöseventils 42 mittels der Handhabe 46 zunächst das Entlüftungsventil 32 geschlossen und dann das Steuerventil 23 geöffnet, so daß vor dem Offnen des den Arbeitshub bewirkenden Steuerventils 23 kein Verlust an Druckluft durch { Ausblasen an dem noch offenen Entlüftungsventil eintreten kann. Auf diese Weise wird eine nennenswerte Leistungssteigerung sowie eine bessere Wirtschaftlichkeit des Betriebes erreicht, da derartige Eintreibgeräte längere Zeit pausenlos arbeiten.

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Claims

Patentansprüche

f 1.JSteuerventileinrichtung für ein mit Druckluft betriebenes Gerät zum Eintreiben von Befestigungsmitteln, wie Nägeln, Klammern und dgl., mit einem den Arbeitszylinder in der Betriebsstellung mit der Druckluftzuführungsleitung verbindenden Steuerventil und einem ihn in der Ruhestellung mit der Außenluft verbindenden Entlüftungsventil sowie einem manuell betätigbaren Auslöseventil zum Verschieben der beiden Ventile in die Betriebs- und Ruhestellung, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlüftungsventil (32) einen als Stufenkolben ausgebildeten Betätigungskolben (34) besitzt, dessen Stufenkolbenstirnfläche dauernd und dessen entgegengesetzte Kolbenstirnfläche nur in Ruhestellung des Geräts mit einem an die Druckluftzuführungsleitung angeschlossenen DruckluftVorratsraum (4) in Verbindung stehen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderraum (35) des stufenkolbenförmigen Betätigungskolbens (34) für das Entlüftungsventil (32) an der der Stufenkolbenstirnfläche zugeordneten Seite an einem in dauernd offener Verbindung mit dem Druckluftvorratsraum (4) stehenden Kanal (39) und an der entgegengesetzten Seite an einen Kanal (40) angeschlossen ist, der in offener Verbindung mit einer zwischen Auslöseventil (42) '

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Steuerventil (23) angeordneten Kammer (41) steht.
3· Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlüftungsventil (32) quer zur Mittelachse des Arbeitszylinders und dessen Steuerventil (23) angeordnet ist.
4* Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennseichnet, dafl das Steuerventil (23) als Ringkolben ausgebildet ist und daß es in dem in den Gehäusekörper (1) eingesetzten Steuerzylinder (20) geführt ist, in dessen unteren Teil für die Zuführung der den Schlagkolben (14) beaufschlagenden Druckluft Durchlässe (45) und in dessen oberen

Teil Durchlässe (44) angebracht sind, die mit der Kammer (41) in offener Verbindung stehen.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerzylinder (20) in den Gehäusekörper (1) dicht eingesetzt ist und den aus einem Rohr bestehenden Arbeitszylinder (5) gegen den Gehäusedeckel (22) abstützt.
6. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilstößel (33) des Entlüftungsventils (32) in einer quer zur Mittelachse des Arbeitszylinders (5) verlaufenden Bohrung geführt ist, die sich in einer den Stufenkolben (34) enthaltenden Zylinderbohrung (35) fortsetzt.

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7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsquerschnitt des Verbindungskanals (40) zwischen Zylinderbohrung (35) und Kammer (41) regelbar ist.
S. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

der Arbeitszylinder (5) mit seinem unteren Ende einen den " Arbeitshub des Schlagkolbens (14) begrenzenden elastischen Puffer (13) umschließt und an seinem oberen Ende einen den Ventilsitz für das Steuerventil (23) bildenden Ring (19) trägt.
9. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslöseventil (42) einen den Druckluftvorratsraum (4) durchsetzenden Stößel (47) hat, dessen unteres aus dem Gehäusekörper (1) ragendes Ende an einem Betätigungshebei (46) anliegt.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilstößel (47) des Auslöseventils (42) in einem in eine Kammer (55) des Gehäusekörpers (1) eingesetzten Ventilgehäuse (50) geführt ist, das mit Durchlässen (53) versehen· ist, die in der Ruhestellung die Kammer (41) mit dem Druckluftvorratsraum (4) und in der Betriebsstellung mit einem Entlüftungskanal (54) verbinden.

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L e e r s e i t e