DE2254590A1

DE2254590A1 - Hydraulische anlage mit einer zahlreiche kolben und hubzylinder aufweisenden verstellpumpe

Info

Publication number: DE2254590A1
Application number: DE2254590A
Authority: DE
Inventors: Edward Horton Fletcher
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 1971-11-11
Filing date: 1972-11-08
Publication date: 1973-05-17
Also published as: CA967809A; US3738111A; IT972396B; GB1344798A; FR2160171A5

Description

(Case No.' 5193) DEERE & COMPANY

Hydraulische Anlage mit einer zahlreiche Kolben und Hubzylinder aufweisenden Verstellpumpe

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Anlage mit einer zahlreiche Kolben und Hubzylinder aufweisenden Verstellpumpe, deren Hubzylinder über eine ein nur das von einer Ladepumpe ankommende Druckmittel durchlassendes Rückschlagventil aufweisende -Einlaßleitung mit der kadepumpe verbunden sind, wobei ein nur das von den Hubzylindem zu dem Verbraucher fließende Druckmittel durchlassendes Rückschlagventil in einer Zuführleitung vorgesehen ist, die an den Verbraucher angeschlossen ist, wobei ein Steuerventil an eine mit der Zuführleitung verbundene Pilotleitung angeschlossen und in zwei Stellungen verstellbar ist,, wobei in der einen Stellung die Kurbelkammer über das Steuerventil an den Sammelbehälter und in der anderen Stellung die Kurbelkammer an eine Hydraulikleitung angeschlossen ist, .

Es ist eine hydraulische Anlage mit einer zahlreiche Kalbenpumpen aufweisenden Verstellpumpe obiger Gattung aus der U PS 3f 002 462 bekannt, bei der die inneren.Enden der Kolben sich in eine ,Kurbelkammer der Verstellpumpe erstrecken, und mittels einer Spiralfeder gegen dem rotierenden Kolben gedrückt werden. Die Kurbelkammer ist derart an eine

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leitung angeschlossen, daß, wenn.der Druck in der Zuführleitung eine bestimmte Höhe erreicht hat, der Druck in der Kurbelkammer verhindert, daß die Kolben zurückgeführt werden, so daß die Pumpe aufhört zu fördern. In der an den Hubzylindern der Kolben angeschlossenen Zuführleitung ist ein Rückschlagventil vorgesehen, das zusammen mit den Federelementen gegen die Verstellung der Kolben wirkt, so daß der rotierende Kolben bzw. Nocken sowohl den Einlaßdruck als auch die Federkräfte überwinden muß, bevor die Kolben aufhören zu fördern, d.h. nicht mehr gegen den rotierenden Kolben anliegen. Die Verwendung dieser Verstellpumpe bei bestimmten landwirtschaftlichen Maschinen hat zur Folge, daß aus der Kurbelkammer eine gewisse Flüssigkeitsmenge abfließt bzw. Leckverluste entstehen, so daß zur Aufrechterhaltung des Druckes in der Kurbelkammer die Pumpe sich immer ein wenig im Arbeitseinsatz befindet. Um jedoch die Pumpe wieder schnell zum Einsatz zu bringen, ist ein Schnellablaßventil notwendig, um die Kurbelkammer zu entleeren. Außerdem ist bei einer derartigen Pumpe ein relativ aufwendiges und kompliziertes Steuerventil notwendig, das relativ hohe Druckverluste aufweist.

Die mit dem Erfindungsgegenstand zu lösende Aufgabe wird darin gesehen, Druckmittel unter relativ hohem Druck dem Einlaß der Verstellpumpe zuzuführen, ohne daß dabei eine Unterbrechung der Beaufschlagung der hydraulischen Aggregate* entsteht, wobei zur Rückführung der Kolben der Verstellpumpe Federelemente

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eingespart werden.. Die Aufgabe der Erfindung ist dadurch gelöst worden, daß die Hydraulikleitung eine Einlaßleitung ist, in der das Steuerventil geschaltet ist, das in zwei Stellungen verstellbar ist und dabei in der einen Stellung die Einlaßleitung über eine Steuerleitung mit der Kurbelkammer und in der anderen Stellung die Kurbelkammer über die Steuerleitung mit dem Sammelbehälter verbindet. Durch diese Anordnung ist es möglich, daß die Ladepumpe Druckmittel zur Kurbelkammer der Verstellpumpe leitet, wobei der Zufluß und Abfluß der Kurbelkammer über ein Steuerventil in Abhängigkeit des Druckes in der Zuführleitung der Verstellpumpe gesteuert wird. Über das Federelement kann das Steuerventil in eine erste Stellung verstellt werden, in der die Steuerleitung der Kurbelkammer an den Sammelbehälter angeschlossen wird und dabei den Druck in der Kurbelkammer vermindert und somit gleichzeitig das Fördervolu-, men der Verstellpumpe vergrößert. Da die an die Zuführleitung angeschlossene Pilotleitung wirkungsmäßig mit dem Steuerventil verbunden ist, kann über das Druckmittel in der Pilotleitung das Steuerventil gegen die Wirkung der Feder verstellt werden, wenn der Druck in der Pilotleitung den Druck des Federelementes überschreitet. Bei Unterschreitung einer bestimmten Größe des Druckes in der Zuführleitung wird- das Steuerventil in eine zweite Stellung verstellt, in der die Zuführleitung der Ladepumpe an die Steuerleitung der' Kurbelkammer der Verstellpumpe angeschlossen ist. Da außerdem die Ladepumpe Druckmittel dem Einlaß der Verstellpumpe unter relativ hohem Druck zuführt,

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ohne eine Störung bzw. Unterbrechung der Zufuhr für andere hydraulische Aggregate in Kauf zu nehmen, kann auf die Rückstellfeder für die Kolben verzichtet werden. Neben der Eliminierung der Federn werden die Druckverluste am Steuerventil klein gehalten, da dieses Ventil an der Niederdruckseite vorgesehen ist. Ferner wird durch diese Anlage ein Schnellablaßventil für die Kurbelkammer überflüssig. Vorteilhaft ist es ferner, daß eine zweite Pilotleitung einenends an das Steuerventil gegenüber der ersten Pilotleitung und anderenends an eine entsprechende Zuführleitung des Verbrauchers angeschlossen ist. Auf diese Weise ist es möglich, daß der in der zweiten Pilotleitung herrschende Druck dem in der ersten Pilotleitung herrschenden Druck entgegenwirkt, so daß das Steuerventil in eine zweite Stellung verstellbar ist, wenn der Druck in der Zuführleitung den Druck des Verbrauchers um einen bestimmten Betrag überschreitet. Da das Steuerventil nunmehr in Abhängigkeit des Druckes am Verbraucher und zusätzlich in Abhängigkeit des Ausgangsdruckes der Verstellpumpe verstellbar ist, erhält man eine leistungsabhängige Anlage.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es vorteilhaft, daß die an die Zylinder angeschlossene Zuführleitung über ein Dreistellungsventil wahlweise an die eine bzw. an die andere Zuführleitung anschließbar ist, an die die zweite, Rückschlagventile aufweisende Pilotleitung zwischen dem Verbraucher und dem Dreistellungsventil angeschlossen ist. Auf diese Weise ist

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es möglich, daß der Verbraucher in beide Richtungen verstellbar ist» wobei die zweite Pilotleitung, jeweils wirkungsmäßig mit der entsprechenden Zuführleitung des Verbrauchers verbunden ist, so daß eine Verstellung des Steuerventiles nur dann erfolgt, wenn der Druck in der ,ersten Pilotleitung größer ist als der Druck in der zweiten Pilotleitung und die Kraft der Feder. Da die Steuerleitung der Kurbelkammer über das Steuerventil mit dem Sammelbehälter verbindbar ist, kann auf ein Schnellabflußvehtil verzichtet werden, um die Förderung der Verstellpumpe möglichst schnell zu unterbrechen. Vorteilhaft, ist es hierzu, daß eine eine Drossel aufweisende Steuerleitung einenends an die zweite Pilotleitung, anderenends an den Sammelbehälter angeschlossen ist, und daß in die Einlaßleitung der Ladepumpe ein einen bestimmten Druck in der Einlaßleitung aufrechterhaltendes Druckregulierungsventil geschaltet'ist. Ebenso ist es vorteilhaft, daß die erste Pilotleitung an die Zuführleitung zwischen einem Rückschlagventil und dem Ver-. braucher angeschlossen ist, wobei ein zweites Rückschlagventil in der Einlaßleitung zwischen dem Zylinder und der Anschlußstelle der Einlaßleitung an die Einlaßleitung der Ladepumpe vorgesehen ist. Durch diese Anlage ist es ferner möglich, die Verluste zu verringern» da ein konstanter Rückfluß von der Hochdruckseite des Verbrauchers möglich ist, wenn die Pumpe nicht ihr ganzes Hubvolumen ausschöpft. Durch die besondere Ausbildung des Steuerventiles werden ebenfalls die sonst üblichen Druckverluste am Steuerventil möglichst klein gehalten,

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zumal das Steuerventil als Steuerschieberventil ausgebildet ist. Da das Druckmittel über die Steuerleitung zu- bzw. abfließen kann, ist es möglich, daß in kürzester Zeit immer ausreichend Druckmittel zur Verfügung steht, auch dann, wenn die Pumpe vollständig ausgelastet ist, was den Vorteil hat, daß die Temperatur des Druckmittels klein gehalten werden kann.

In der Zeichnung sind zwei in der Beschreibung näher erläuterte Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer hydraulischen Anlage mit einer Verstellpumpe und einem Steuerventil, das in Abhängigkeit des Druckes in einer Pilotleitung verstellbar ist,

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Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit zwei Pilotleitungen, die an das Steuerventil angeschlossen sind.

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In der Zeichnung.ist mit 10 eine Radialkolbenversteilpumpe dargestellt, die zahlreiche in Zylindern 1 2 verstellbar angeordnete Radialkolben 14 aufweist. In der Zeichnung ist lediglich ein Zylinder 1 2 mit einem Radialkolben 14 schematisch dargestellt, da die übrigen Radialkolben und Zylinder ähnlich ausgebildet, sind. Das innere Ende eines jeden Zylinders 12 steht mit einer Kurbelkammer 16 in Verbindung, die eine exzentrische Nockenscheibe 18 aufweist, die mit ihrer Außenseite gegen die innen liegenden Enden der Radialkolben 14 anliegt, .'um die Radialkolben in Abhängigkeit der Drehung der Nockenscheibe 18 hin- und herzubewegen. Druckmittel kann über eine Steuerleitung 20 zur Kurbelkammer 16 hinfließen bzw. von ihr abfließen. Das äußere oder geschlossene Ende eines jeden Zylinders 12 ist an eine Einlaßleitung 22 und eine Zuführleitung 24 angeschlossen, in denen Rückschlagventile 26 und 28 ■ vorgesehen sind, die es ermöglichen, daß Druckmittel nur von der Einlaßleitung 22 zum Zylinder 12 und vom Zylinder 12 zur Zuführleitung 24 fließt.· Die übrigen Zylinder sind über Verteilerstutzen an die Einlaßleitung 22 und die Zuführleitung. 24 angeschlossen. Die Zuführleitung 24 führt Druckmittel einem .oder mehreren Verbrauchern zu, die in Fig. 1 durch ein Schaltbild 30 gekennzeichnet sind.

Eine konstant fördernde Ladepumpe bzw. Konstantpumpe 32 führt Druckmittel aus einem Sammelbehälter einer Einlaßleitung 36

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zu, die einen Filter 38 sowie ein das von der Ladepumpe ankommende Druckmittel durchlassendes Rückschlagventil 40 auf- veist. Die durch das Schaltbild 30 gekennzeichneten Verbrau cher sind über eine Rückführleitung 42 an die Einlaßleitung 36 angeschlossen. Ein Druckregulierungsventil 44 befindet sich in der Einlaßleitung 36 und gewährleistet, daß der Druck in der Einlaßleitung auf einer bestimmten Höhe gehalten wird, und daß das Druckmittel bei Überschreiten dieses Druckes über eine Abflußleitung in den Sammelbehälter abfließt. Dabei kann das überflüssige Druckmittel, das von der Ladepumpe 32 angesaugt wurde, über einen in der Zeichnung nicht dargestellten Kühler abfließen. Die Einlaßleitung 36 ist an die Einlaßleitung 22 angeschlossen, so daß der Druck des Druckmittels in der Einlaßleitung 22 die Radialkolben 14 auf die Nockenscheibe 18 drückt.

Die Einlaßleitung 36 ist ferner an eine Anschlußöffnung eines pilotgesteuerten Steuerventiles bzw. Steuerschieberventiles 46 angeschlossen, das in zwei Stellungen verstellt werden kann. In der Stellung gemäß Fig. 1 verbindet das Steuerventil 46 die Einlaßleitung 36 mit der Steuerleitung 20, während in der zweiten stellung bzw. drucklosen Stellung die Einlaßleitung 36 blockiert und die Sfeuerleitung 20 mit dem Sammelbehälter verbunden ist. Das Steuerventil 46 wird mittels eines Federelementes 48 in die drucklose Stellung verstellt, das einenends gegen den Steuerschieber des Steuerschieberventiles wirkt,

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während das andere Ende des Steuerschiebers über eine PiIotleitung 50 an die Zuführleitung 24 angeschlossen ist» so daß das druckmittel in der PiIotleitung 50 gegen das eine Ende des Steuerschiebers gegenüber dem Federelement 4B wirkt. Übersteigen die in der Pilotleitung 50 auftretenden Druckkräfte die Wirkungdeä Federelementes 48, so wird der Steuerschieber des steuersehieberveiitiles· 46 in eine geöffnete Stellung gemäß Fig, 1 verstellt» .

Im Arbeitseinsatz/ wenn sich das Steuerventil 46 in seiner geöffneten Stellung befindet, ist der Drück in der Kurbelkammer i6, der gegen die inneren Enden der Radialkolben 14 wirkt, gleich dem Druck in der Einlaßleitung 22, der gegen das äußere Ende der Radialkolben wirkt, so daß sich die Radialkolben 14 in einer Gleichgewichtsstellung befinden, in diesem Fall führen keine Kräfte die Radialkolben zurück, wenn sie nach oben gefahren sind. Somit stellt die Radialkolbenversteilpumpe 10. ihre Förderung ein.

Werden die durch das Schaltbild 30 gekennzeichneten VerbraUrcher beaufschlagt, so entsteht in der Zuführleitung 24 und in der Pilotleitung 50 ein Druckabfall, 'so daß das Federelement 48 gegen den Steuerschieber des Steuerschieberventiles anliegt und ihn nach links verstellt. Hierdurch verbindet das Steuerschieberventil 46 die Steuerleitung 20 der Kurbelkammer 16 mit dem Sammelbehälter. Dadurch wird der Druck-Gleich-

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gewichtszustand am Radialkolben während des Ansaughubes der Radialkolben 14 aufgehoben, so daß der auf die äußeren Enden der Radialkolben wirkende Druck eine Verstellung der Kolben Während des Ansaughubes nach innen herbeiführt, worauf die Radialkolbenverstellpumpe 10 erneut fördert.

Die Radialkolbenverstellpumpe 10 fördert solange der Druck in der Zuführleitung 24 unter einem bestimmten Druck in der Pilotleitung 50 liegt, der notwendig ist, um die Stellkräfte des Federelementes 48 zu überwinden, um erneut die Ladepumpe bzw. Konstantpumpe 32 mit der Kurbelkammer 16 zu verbinden, so daß die Radialkolbenverstellpumpe 10 aufhört zu fördern. Durch das Steuerschieberventil 46 ist ein sehr schneller Abfluß des Druckmittels aus der Kurbelkammer 16 möglich, so daß die Förderung der Radialkolbenverstellpumpe 10 in Abhängigkeit der Verbraucher sehr schnell einsetzen kann.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist die gleiche hydraulische Anlage wie in Fig. 1 dargestellt mit der Ausnahme, daß das Steuerventil 46 in Abhängigkeit des Druckes im Verbraucher und zusätzlich in Abhängigkeit des Druckes in der Zuführleitung 24 steht. Im zweiten Ausführungsbeispiel ist in der hydraulischen Anlage ein Hydromotor bzw. Verbraucher 52 vorgesehen, der an seinen sich gegenüberliegenden Enden mit Zuführleitungen 54 und 56 verbunden ist, in denen je ein Rückschlagventil 58 bzw. 60 vorgesehen ist, das Druckmittel

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lediglich in Richtung des Hydromotors 52 durchläßt* Jö eine Umwegleitung 62 und 64 umgeht die --Rückschlagventile 0 und 60, ' so daß das Druckmittel aus dem Hydromotor 52abfließen kann.· Ein Dreistellungsventil 66 ist an die Zuführleitung 24» die Rückführleitung 42, die Zuführleitungen 54 und 56 sowie die Umwegleitungen 62 und 64 angeschlossen* Das Dr'eisteliungsventil 66 befindet sich in Fig. 2 in seiner Neutralstellung, in der alle Leitungen abgesperrt sind. Aus dieser Stellung kann der Steuerschieber des Dreistellungsventiles 66 in eine untere Stellung verstellt werden, in der die Ümwegleitung 64 mit der Rückführleitung 42 und die Zuführleitung 54 mit der Zuführleitung 24 verbunden wird» In dieser Stellung wird das obere Ende des Hydromotors 52 beaufschlagt, während das untere Ende des Hydromotors 52 mit der Rückführleitung 42 in Verbin·^ dung steht. Ferner kann der Steuerschieber des Dreistellungsventiles 66 in eine obere Stellung verstellt werden, in der die Zuführleitung 56 beaufschlagt wird, und in der das obere Ende des Hydromotors über die Umwegleitung 62 mit der Rückführleitung 42 in Verbindung steht.

Eine Pilotleitung 68 ist an das der Anschlußstelle der Eilotleitung 50 am steuerschieberveiitil 46 gegenüberliegende Ende angeschlossen. Die Pilotleitung 68- ist über eine ein Rückschlagventil 72 aufweisende Leitung 70 an die Zuführleitung und über eine ein Rückschlagventil 76 aufweisende .Leitung:' 74

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an die Zuführleitung 56 angeschlossen. Die Rückschlagventile 72 und 76 ermöglichen es, daß Druckmittel lediglich aus der Zuführleitung 54 bzw. 56 zur Pilotleitung 68 fließt, je nach dem welche Seite des Hydromotors 52 mit Druckmittel beaufschlagt ist. Die Pilotleitung 68 ist über eine Steuerleitung bzw. Abflußleitung 78, die eine Drossel 80 aufweist, an den Sammelbehälter angeschlossen.

Die in dem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellte hydraulische Anlage arbeitet auf gleiche Weise wie die in Fig. 1 dargestellte hydraulische Anlage mit der Ausnahme, daß das Steuerschieberventil 46 in Abhängigkeit des Druckes in der Zuführleitung 24 und zusätzlich in Abhängigkeit des Druckes entweder in der Zuführleitung 54 oder der Zuführleitung 56 und somit des Hydromotors 52 steht. Arbeitet der Hydromotor 52 gegen eine relativ geringe Last, so ist der Druck in der an den Hydromotor 52 angeschlossenen Zuführleitung 54 oder 56 relativ gering und die Radialkolbenverstellpumpe 10 hört auf zu fördern, wenn der Druck in der Zuführleitung 24 gleich dem Druck in der Zuführleitung 54 oder 56 und der Kraft ist, die notwendig ist, um den Steuerschieber des Steuerschieberventiles 46 gegen das Federelement 48 zu verstellen. Ist jedoch die Last bzw. der Leistungsverbrauch des Hydromotors 52 sehr hoch, so daß der Druck in der Zuführleitung oder 56 zum Hydromotor 52 relativ hoch ist, so wird der

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Steuerschieber des Steuerschieberventiles 46 nicht verstellt und bewirkt solange keine Unterbrechung der Forderung der Radialkolbenverstellpumpe 10 bis der Druck in der Zuführleitung 24 den Druck in der Zuführleitung 54 oder 56 um den Betrag überschreitet, der notwendig ist*um eine Verstellung des Steuerventiles gegen die Wirkung des Federelementes 48 herbeizuführen. Auf diese Weise erhält man eine leistungsabhängige Steuerung, in der der Pumpenausgangsdruck vom Druck abhängig ist, der notwendig, ist, um einen Verbraucher entsprechend zu verstellen bzw. zu beaufschlagen.

Ansprüche

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Claims

(Case No. 5193) DEERE & COMPANY Ansprüche

1.) Hydraulische Anlage mit einer zahlreiche Kolben und Hubzylinder aufweisenden Verstellpumpe, deren Hubzylinder über eine ein nur das von einer Ladepumpe
ankommende Druckmittel durchlassendes Rückschlagventil aufweisende Einlaßleitung mit der Ladepumpe verbunden sind, wobei ein nur das von den Hubzylindern zu dem Verbraucher fließende Druckmittel durchlassendes Rückschlagventil in einer Zuführleitung vorgesehen ist, die an den Verbraucher angeschlossen
ist, wobei ein Steuerventil an eine mit der Zuführleitung verbundene Pilotleitung angeschlossen und
in zwei Stellungen verstellbar ist, wobei in der
einen Stellung die Kurbelkammer über das Steuerventil an den Sammelbehälter und in der anderen Stellung die Kurbelkammer an eine Hydraulikleitung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikleitung eine Einlaßleitung (22, 36) ist, in der das Steuerventil geschaltet ist, das in zwei Stellungen verstellbar ist und dabei in der einen Stellung die Einlaßleitung (22, 36) über eine Steuerleitung (20) mit der Kurbelkammer und in der anderen Stellung die Kurbelkammer über die Steuerleitung (20) mit dem Sammelbehälter verbindet.

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2. Hydraulische Anlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Pilotleitung (70) einenends an das Steuerventil (46) gegenüber der ersten Pilotleitung und andereneds an eine entsprechende Zuführleitung (54 bzw. 56) des Verbrauchers(52) angeschlossen ist.

3. Hydraulische Anlage nach Anspruch 1 oder 2,' dadurch gekennzeichnet, daß die an die Zylinder . (12) angeschlossene Zuführleitung (24) über ein Dreistellungsventil (66) wahlweise an die eine bzw. an die andere Zuführleitung (54 bzw. 56) anschließbar ist, an die die zweite, Rückschlagventile (72 bzw. 76) aufweisende Pilotleitung zwischen dem Verbraucher (52) und dem Dreistellungsventil angeschlossen' ist.

4. Hydraulische Anlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine eine Drossel (80) aufweisende Steuerleitung (78) einenends an die zweite Pilotleitung (68), anderenends an den Sammelbehälter angeschlossen ist.

5. Hydraulische Anlage· nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Einlaßleitung (36) der Ladepumpe (32) ein einen

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bestimmten Druck in der Einlaßleitung aufrechterhaltendes Druckregulierungsventil (44) geschaltet ist.

6. Hydraulische Anlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet» daß die erste Pilotleitung (50) an die Zuführleitung (24) zwischen einem Rückschlagventil (28) und dem Verbraucher (30) angeschlossen ist, τ/obei ein zweites Rückschlagventil in der Einlaßleitung (22) zwischen dem Zylinder (12) und der Anschlußstelle der Einlaßleitung (22) an die Einlaßleitung (36) der Ladepumpe (32) vorgesehen ist.

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