DE2441966A1

DE2441966A1 - Wegeventil

Info

Publication number: DE2441966A1
Application number: DE2441966A
Authority: DE
Inventors: Walter Edwin Marietta
Original assignee: Parker Hannifin Corp
Current assignee: Parker Hannifin Corp
Priority date: 1973-09-10
Filing date: 1974-09-02
Publication date: 1975-04-10
Also published as: CA998317A; US3838570A; JPS5055929A

Description

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PARKER-HAMIFIN CORPORATION Cleveland, Ohio (V.St.A.)

•Wegeventil

Die Erfindung betrifft ein Wegeventil, insbesondere ein Wegeventil in einem Lenk-Hilfskraftkreis eines fahrbaren Gerätes, beispielsweise eines Gabelstaplers.

In Lenk-Hilfskraftkreisen derartiger fahrbarer Geräte ist gewähnlich eine mit konstanter Fördermenge arbeitende Hilfskraftpumpe angeordnet und wird die Hubgeschwindigkeit des Hilfskraftkolbens durch eine veränderliche Drosselstelle bestimmt, die durch die Bewegung eines Steuerkolbens in eine Arbeitsstellung aufgesteuert wird.

Der Druckabfall an der Drosselstelle bestimmt die Stellung eines Überströmventils für die überschüssige Fördermenge der Pumpe. Bei den bekannten 7/egeventilen dieser. Art ist die veränderliche Drosselstelle, deren Durchtrittsquerschnitt von dem Ausmaß der Bewegung des Steuerkolbens in seine Arbeitsstellung abhängig ist, in der Druckmittelzuleitung zu dem Arbeitszylinder angeordnet, so dass zum Aufsteuern der veränderlichen Drosselstelle beträchtliche Strömungskräfte überwunden werden müssen. ,

Das eri'indungsgemäße Wegeventil für einen Lenkhilfskraftzylinder besitzt ein Gehäuse mit einer Bohrung, die an ver-

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sch.ied.enen Stellen ihrer Länge von Pump-, Zylinder-, Meß- und Behälterkanälen geschnitten ist, die zur Verbindung mit einer Pumpe, einem Lenk-Hilfskraftzylinder, einer Steuereinrichtung für die Pumpe bzw. einem Behälter dienen, ferner einen Steuerkolben, der in der Bohrung angeordnet und aus einer' Nullstellung in eine Arbeitsstellung bewegbar ist und dazu dient, die Strömung des Druckmittels zu steuern, das von dem Tumpkanal in einen der Zylinderkanäle tritt und von dem anderen Zylinderkanal dosierende Behälterkanal durch eine dosierend wirkende, veränderliche Drosselstelle tritt, die zwischen dem Meßkanal und dem Behälterkanal angeordnet und deren Durchtrittsquerschnitt von dem Ausmaß der Bewegung des Steuerkolbens in seine Arbeitsstellung abhängig ist, wobei der Steuerkolben mit einem Sickerkanal versehen ist, der den Pumpkanal und den Meßkanal miteinander verbindet und der geschlossen wird, wenn sich der S^euerkolben aus seiner Nullstellung in seine Arbeitsstellung bewegt, so dass in dieser die durch die dosierend wirkende, veränderliche Drosselstelle tretende Strömung nur die Druckmittelströmung ist, die aus dem anderen Zylinderkanal durch den Meßkanal und die dosierend wirkende veränderliche Drosselstelle in den Behälterkanal tritt.

Ein Äusführungsbeispiel der Erfindung wird nachscehend anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt

Fig. 1 in Ansicht ein Wegeventil, das in einem Lenk-Hilfskraftkreis mit einer mit verstellbarer Fördermenge arbeitenden Pumpe und mit einer mit konstanter Fördermenge arbeitenden Reservepumpe verbunden ist

Fig. 2 einen querschnitt durch einen Steuerkolben und ein Überströmventil des 7/egeventils gemäß Fig. 1 und

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Pig. 3 einen parallel zu dem Querschnitt gemäß Fig. 2 geführten Querschnitt durch den Pumpanschluß für die mit veränderlicher Fördermenge arbeitende Pumpe.

Das in Fig. 1 gezeigte Wegeventil 1 besitzt ein Gehäuse 2 mit einem Pumpanschluß 3, der durch eine Leitung 4 mit dem Druckanschluß einer mit veränderlicher Fördermenge arbeitenden Pumpe 5 verbunden ist, ferner einen Meßanschluß 6, in dem der Druck herrscht, der stromaufwärts von rückströmseitig angeordneten, dosierend wirkenden, veränderlichen. Drosselstellen 7 (Fig.2) vorhanden ist, die von einem Steuerkolben 8 aufgesteuert werden, wenn er sich in einer seiner beiden Arbeitsstellung^ befindet. Das .Gehäuse 2 besitzt ferner Zylinderanschlüsse 9, die durch Leitungen 10 mit den entgegengesetzten Enden eines Lenk-Hilfskraftzylinders 11 verbunden sind, einen zweiten Pumpanschluß 12, der durch eine Leitung 13 mit einer mit konstanter Fördermenge arbeitenden lumpe 14 verbunden ist, und einen Behälteranschluß 15, der durch eine Leitung 16, von der nur die beiden Endteile gezeigt sind, mit .dem Behälter 17 verbunden ist. Eine Leitung 18 führt von dem Meßanschluß 6 zu einer Steuereinrichtung an der mit verstellbarer Fördermenge arbeitenden Pumpe 5· Diese Steuereinrichtung dient in bekannter Weise zum Verändern der fördermenge der Pumpe 5 derart, dass an der Drosseläbelle 7 ein vorherbestimmter Druckabfall aufrechterhalten und daher der Druckmittelbedarf der Drosselstelle 7 befriedigt wird. Dadurch wird die Geschwindigkeit der Bewegung des Kolbens in dem Lenkzylinder 11 bestimmt.

Gemäß aen Figuren 2 und 3 besitzt das Gehäuse 2 eine Längsscnieberbohruri[j 19, in der ein hin- und herbewegbarer Steuerkolben 5 in^eorinet ist, den eine Rückstellfederanordnung 20 in eine Nullstellung zu bewegen trachtet, in der das V/egeventil gosciilos ,en ist. Die Längs s die be rbohrung ist von einem

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Pumpkanal 3' geschnitten, der durch ein lastabhängiges Rückschlagventil 21 mit dem Pumpanschluß 3 verbunden ist, ferner von zwei Zylinderkanälen 9', die auf je einer Seite des Pumpkanals 3' angeordnet und mit je einem Anschluß 9 des Lenkzylinders verbunden sind, von zwei Meßkanälen 6¹, die aufwärts von je einem Zylinderkanal 9* angeordnet und mit dem Meßanschluß 6 verbunden sind, und von Behälterkanälen 15', die auswärts von je einem Meßkanal 6' angeordnet und mit dem Behälteranschluß 15 verbunden sind. Der Steuerkolben 8 ist mit Rippen 22 ausgebildet, die in seiner Nullstellung beide Zylinderkanäle 9' sperren, sowie mit Dosierrippen 23, die bei einer Bewegung des Steuerkolbens 8 in jede seiner Arbeitsstellungen die veränderlichen Drosselstellen zwischen dem entsprechenden Meßkanal 6¹ und dem entsprechenden Behälterkanal 15' aufsteuern.

Das Gehäuse 2 besitzt ferner eine Überströmventilbohrung die geschnitten ist von einem Pumpkanal 12' zum Anschluß an eine mit konstanter Fördermenge arbeitende Pumpe 14 von den Behälterkanälen 15' und von dem Behälter-Zweigkanal 15"· In der Überströmventilbohrung 24- ist ein Überströmventilkörper 25 bewegbar. Wenn der Druck in dem Meßkanal 6¹ einen vorherbestimmten Wert unterschreitet, bewegt eine Feder 26 den Ventilkörper 25 in eine Stellung, in der er die Verbindung zwischen dem Pumpkanal 12' und dem Behälter-Zweigkanal 15" unterbricht. Der Überströmventilkörper 25 ist an seinem einen Ende mit dem Druck in dem Behälterkanal und an seinem anderen Ende über eine Drosselstelle 27 mit dem Druck in dem Meßkanal beaufschlagt. Wenn der Druck in dem Meßkanal 6' den genannten, vorherbestimmten Wert überschreitet, bewegt sich der Ventilkörper 25 nach rechts, so dass die überschüssige Fördermenge aus dem Pumpkanal 12' durch die Drosselstellen 28 in den Behälterkanal 15" überströmt. Zwischen den Pumpkanälen 12' und 3' befindet sich ein lastabhängiges Rückschlagventil 29, das eine Rückströmung des Druckmittels aus dem Lenkzylinder 11 in den Pumpkanal 12' verhindert, wenn die mit konstanter

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-Fördermenge arbeitende Pumpe 14 in Betrieb ist und das Druckmittel zur Betätigung des Kolbens des Lenkzylinders 11 abgibt.

Gemäß Fig. 3 sind die Zylinder kanal e 9' und die Behälterkanäle 15' mit Fortsätzen 9" und 15'" versehen, zwischen denen Nachfüll- Rückschlagventile 30 und Überlastungsschutzventile 31 angeordnet sind. Diese dienen zum Zuführen von Druckmittel zu dem Leiteylinder 11 zwecks Verhinderung einer Kavitation und zur Druckentlastung im Falle von Überdrucken, die rückströmseitig beispielsweise bei der Verschiebung des Steuerkolbens 8 aus einer Arbeits- in eine Nullstellung auftreten.

In dem Ventilgehäuse 2 ist ferner ein Hauptentlastungsventil 32 vorgesehen, das den Pumpk-anal 12' zu dem Behälterkanal 15' öffnet, wenn der Druck in dem Pumpkanal 12' einen vorherbestimmten Wert überschreitet.

Wenn sich der Steuerkolben in der in Fig. 2 gezeigten Nullstellung befindet, wird mit HJlfe eines Sickerkanals 33 in dem Steuerkolben 8 der Druck in dem Meßkanal 6¹ und dem Meßan-Schluß 6 auf einem gewünschten V/ert von beispielsweise 14 kg/cm gehalten, weil in dieser Stellung der Sickerkanal 33 mit einer zu dem Meßkanal 6¹ führenden öffnung 34 in dem Gehäuse 2 korrespondiert. Da in dJasem Zeitpunkt der Lenkzylinder 11 keinen Druckmittelbedarf hat, arbeitet die Pumpe 5 mit minimaler Fördermenge. Durch eine Bewegung des Steuerkolbens 8 in eine seiner Arbeitsstellungen wird eine Verbindung zwischen dem Pumpkanal 3' und einem-der Zylinderkanäle hergestellt und der Sickerkanal 33 geschlossen, so dass keine Fördermenge verlorengeht. Wenn der eine Zylinderkanal 9' mit dem Pumpkanal 3' verbunden ist, steht der andere Zylinderkanal 9' mit dem ihm benachbarten Meßkanal 6' in Verbindung, der seinerseits mit dem benachbarten Behälterkanal 15' über die veränderliche Drosselstelle 7 in Verbindung steht, die von

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der zugeordneten Rippe 23 aufgesteuert worden ist und deren Durchtrittsquerschnitt von dem Ausmaß der Bewegung des Steuerkorbens 8 in seine Arbeitsstellung bestimmt wird. Jetzt bewirkt die Steuereinrichtung für die Pumpe 5» dass an der veränderlichen Drosselstelle der vorgeschriebene Druckab-

fall von beispielsweise 14 kg/cm aufrechterhalten und dadurch der Druckmittelbedarf des Lenkzylinders 11 befriedigt und dessen Kolben mit der erforderlichen Geschwindigkeit bewegt wird.

Wenn die mit verstellbarer Fördermenge arbeitende Pumpe 5 ausfällt oder der von ihr abgegebene Förderstrom zu einem

ρ Druckabfall von weniger als beispielsweise 7 kg/cm an der Drosselstelle 7 führt, kann man die mit konstanter Fördermenge arbeitende Pumpe 14 in Betrieb setzen, so dass sie den Förderstrom abgibt, der zur Erzielung des Druckabfalls von 14 kg/cm erforderlich ist, und daher der Kolben des Lenkzylinders 11 miller gewünschten Geschwindigkeit bewegt werden kann. Wenn im Betrieb der mit konstanter Fördermenge

2 arbeitenden Pumpe 14 der Druckfall über 14 kg/cm steigt, wird der Überströmventilkörper 25 derart betätigt, dass die überschüssige Fördermenge aus dem Pumpkanal 12' über den Behälterkanal 15" in den Behälter 17 überströmt. Wenn zur Betätigung des Kolbens des Lenkzylinder 11 die mit konstanter Fördermenge arbeitende Pumpe 14 verwendet wird, ist das Rückschlag"wentil 21 geschlossen, so dass es eine Strömling zu der dem Pumpanschluß 3 verhindert, der mit der mit verstellbarer Fördermenge arbeitenden Pumpe verbunden ist.

Die Rückstellfederanordnung 20 kann so eingestellt werden, dass der Steuerkolben 8 in seiner Nullstellung kein Spiel hat. Eine derartige Einstellung ist bei einem Wegeventil für einen Lenk-Hilfskraftzylinder erwünscht, weil die Rippen 22 und 23 des Steuerkolbens in dessen Schließstellung die in der Längsschieberbohrung 19 ausgebildeten Steuerkanten im allgemeinen nur um einen sehr kleinen Betrag von beispielsweise 0,25-0,4 mm überlappen. Es ist allgemein bekannt,

in der Rückstel!federanordnung 20 Beilagen vorzusehen, um ein Spiel des Schieberkolbens 8 in seiner Nullstellung zu verhindern. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind keine Beilagen erforderlich und kann eine genauere Einstellung erzielt werden. Zu diesem Zweck ist mit dem Gehäuse 2 ein Gehäuseteil 41 verschraubt, der in seiner eingestellten Stellung mit Hilfe einer Gegenmutter 42 festgelegt werden kann. Der Gehäuseteil 41 wird so eingestellt, dass bei genau in der Nullstellung zentriertem Schieberkolben 3 eine Anschlagschulter 45 des Gehäuseteils 41 sich in no..;hster Nahe 44 eines Federanschlages 44 befindet und vorzugsweise an ihm anliegt. In das äußere Ende des Gehäuseteils 41 ist ein anderer einstellbarer Teil 45 eingeschraubt, der durch eine Gegenmutter 46 in einer solchen Stellung festgelegt ist, dass in der Nullstellung des Steuerkolbens 8 eine Anschlagschulter 47 des Teils 45 sich in nächster Nähe eines Federanschlages 48 befindet und vorzugsweise an ihm anliegt. In der Nullstellung des Steuerkolbens 8 ist eine zwischen den Anschlägen 44 und 48 angeordnete Druckfeder 49 vorgespannt und greifen die Anschläge 44 und 48 an Schultern 5o und 51 des Steuerkolbens an. Wenn die Anschlagschultern 4J und 47 so eingestellt sind, dass sie in der Nullstellung des Steuerkolbens 8 an den Anschlägen 44 und 48 anliegen, ist kein Axialspiel vorhanden. Daher beginnt nach einer Bewegung des Steuerkolbens 8 von 0,25-0,4 mm zu der.einen oder anderen Arbeitsstellung hin die Strömung des Druckmittels zu und von dem Lenk-Hilfskraftzylinder 11, wobei das rückströmende Druckmittel aus dem einen Zylinderkanal 9' über den ihm benachbarten Meßkanal 6' und die veränderliche Drosselstelle 1 in den benachbarten Behälterkanal 15' tritt. Eine genaue Steuerung der Geschwindigkeit des Kolbens des Lenk-Hilfskraftzylinders 11 wird dadurch erzielt, dass der Durchtrittsquerschnitt der die Rückströmung dosierenden,veränderlichen Drosselstelle entsprechend dem Ausmaß der Bewegung verändert wird, die der

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Steuerkolben 8 aus der Nullstellung über das der Überlappung seiner Dichtflächen hinaus entsprechende Ausmaß hinaus ausführt.

Wenn das Wegeventil 1 in einem System verwendet wird, das keine mit verstellbarer Fördermenge arbeitende Pumpe 5 besitzt, kann man den Pumpanschluß 3 und den Meßanschluß 6 zustöpseln und das Rückschlagventil 21 weglassen. Wenn das System keine mit konstanter Fördermenge arbeitende Pumpe 1 besitzt, kann man den Pumpanschluß 12 zustöpseln oder weglassen und das Rückschlagventil 29 weglassen und in der Bohrung 24· anstelle des tiberströinventilkörpers 25 und der Feder 26 einen nicht gezeigten Stöpsel vorsehen. Die mit konstanter Fördermenge arbeitende Pumpe 14 kann eine bei fahrendem Gerät durch Bodenberührung angetriebene Pumpe sein oder zusammen mit einem Behälter, einem Ventil und einem Motor eine Einheit bilden. Anstelle dieser Pumpe kann man auch einen Druckspeicher verwenden, mit dem das Lenk-Hilfskraftsystem bei einem Ausfall der mit veränderlicher Fördermenge 5 arbeitenden Pumpe betrieben werden kann.

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Claims

Patentansprüche:

'Ve^e ventil für einen Lenk-Hilfskraftzylinder, mit einem Gehäuse, das eine Bohrung besitzt, die an verschiedenen Steilen ihrer Länge von Pump-, Zylinder-, Meß- und Bebalterkanälen geschnitten ist, die zur Verbindung mit einer Pumpe, einem Lenk-Hilfskraftzylinder, einer Steuereinrichtung für die Pumpe und einem Behälter dienen, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bohrung (19) ein Steuerkolben (8) angeordnet ist, der aus einer Nullstellung in eine Arbeitsstellung bewegbar ist und dazu dient, die Strömung des Druckmittels zu steuern, das von dem Pumpkanal 0') in einen der Zylinderkanäle (9¹) tritt und von dem anderen Zylinderkanal in den Behälterkanal (15¹) durch eine dosierend wirkende, veränderliche Drosselstelle (7) tritt, die zwischen dem Meßkanal (6¹) und dem Behälterkanal (15') angeordnet und deren Durchtrittsquerschnitt von dem Ausmaß der Bewegung des Steuerkolbens (8) zu der genannten Arbeitsstellung hin abhängig ist, wobei der Steuerkolben einen Sickerkanal (33) besitzt, der den Pumpkanal und den Meßkanal miteinander' verbindet und j er geschlossen wird, wenn sich der Steuerkolben aus seiner Nullstellung in seine Arbeitsstellung bewegt, so dass in dieser die durch die dosierend wirkende, veränderliche Drosselstelle tretende Strömung nur die Druckmittelströmung ist, die aus dem anderen Zylinderkanal durch den Meßkanal und die dosierend wirkende, veränderliche Drosselstelle in den Behälterkanal tritt.
2. 7/egeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung für die Pumpe einen Überströmventilkörper (25) aufweist, der in einer Bohrung (24) des Gehäuses (2) angeordnet und mit dem in dem Meßkanal· (6¹) und dem Behälterkanal (15¹) herrschenden Druckmitteldruck

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beaufschlagt ist, una dass bei einem einen vorherbestimmten V/ert überschreitenden Druckabfall π der dosierend wirkenden, veränderlichen Drosselstelle (7) der Überströmventilkörper in der Bohrung in eine Cbellung bewegbar ist, in der die überschüssige Fördermenge aus dem Pumpkanal (3¹) in den liückströmkanal überströmt.
3· .Wegeventil nach Anspruch 1, d-iduron .-βκοηηζ .lohnet, das." die Steuereinrichtung für die Pumpe von der Steuereinrichtung einer mit verstellbarer Fördermenge arbeitenden Pumpe (5) gebildet wird, und mit dem Druckmitceidruck in dem Meßkanal (6¹) und dem Behälterkunal (l^¹) beaufschlagt ist und bewirkt, dass an dex¹ dosierend wirkenden, veränderlichen Droo^elstelle (7) sin vorherbestimmter Druckabfall aufrechterhalten wird.
4. Wegeventil mit einem Gehäuse, das ine Bohrung besitzt, die an verschiedenen Stellen ihrer Länge von einem 1-umpkanal und Je zwei Zylinder-, Meß- und Behälterkanälen geschnitten ist, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Kanäle (3'» 9'» 6¹, 15¹) zum Anschluß an eine mit verstellbarer Fördermenge arbeitende Pumpe (5) und eine mit konstanter Fördermenge arbeitende Pumpe (14) über stromaufwärts von der Bohrung (19) angeordnete Rückschlagventile (21, 29) dienen, ferner zum AnscüLuß an einen doppeltwirkenden Lenk-Hilfskraftzylinder (11), an eine Steuereinrichtung für die mit verstellbarer Fördermenge arbeitende Pumpe und an eine Uberströmeinrichtung (24, 25) für die mit konstanter Fördermenge arbeitende Pumpe sowie an einen Behälter (17)> dass in der Bohrung ein Steuerkolben • (8) angeordnet ist, der aus einer Nullstellung, in der er die Verbindung zwischen dem Pumpkanal und den Zylinderkanälen und zwischen den Meß- und Behälterkanälen sperrt, in eine von zwei Arbeitsstellungen bewegbar ist, in denen er den Pumpkanal mit je einem der Zylinderkanäle und den

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anderen Zylinderkanal· mit jinem Behälterkanal über einen Meßkanal und eine dosierend wirkende veränderliche Drosselstelle (7) verbindet, die zwischen dem Meßkanal und dem Behälterkanal angeordnet ist und deren Durchtrittsquerschnitt von dem Ausmaß der Bewegung des Steuerkolbens zu einer seiner Arbeitsteilungen hin abhängig ist, und dass das '."eseventil (1) einen Jickerkanal (33) besitzt, der
den Pumpkanal mit dem Meßkanal verbindet, sowie einen in dem Gehäuse (2) angeordneten, federbelasteten Überströmventilkörper (2p), der mit dem Druckmitteldruck in dem
Meßkanal und dem Behälterkanal beaufschlagt und bei einem vorherbestimmten Druckabfall an der dosierend wirkenden, veränderlichen Drosseis teile in eine Stellung bewegbar ist, in der er ein überströmen von überschüssiger '.Fördermenge der uit konstanter fördermenge arbeitenden Pumpe in den Behälterkanal ermöglicht, wobei der Pumpkanal normalerweise mit unter D_ruck stehendem Druckmittel von der mit verstellbarer Fördermenge arbeitenden Pumpe und bei einem Ausfall derselben von der mit konstanter Fördermenge arbeitenden Pumpe gespeist wird.
5. vVegeventil nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet, dass die paarweise angeordneten Zylinder-, Meß- und Behälterkanäle (9'» 6'> 15') ,jeweils auf beiden Seiten des Pumpkanals (3') und auswärts voneinander angeordnet sind und der Steuerkolben (8) mit Hippen (22) versehen ist, die
in seiner Nullstellung beide Zylinderkanäle sperren, sowie mit Dosierrippen (23), die in der Nullstellung des
Steuerkolbens die Verbindung zwischen -jedem Meßkanal und dem ihm benachbarten Behälterkanal sperren und in jeder
Arbeitsstellung des Steuerkolbens zwischen einem Meßkanal und dem benaeh:arten Behälterkanal eine dosierend wirkende, veränderliche Drosselstelle (7) aufsteuern.
6. '.Ve ge ventil mch Anspruch 4- oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gickerkanal (33) in dem Steuerkolben (8) ausge-,

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bildet ist und bei dessen Bewegung in eine seiner Arbeitsstellungen geschlossen wird.

Wegeventil nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) ein· Überströmventilbohrung (24) besitzt, in welcher der Überströmventilkörper (25) bewegbar ist und die von dem Meßkanal (6¹) und einem der Behälterkanäle (15') geschnitten wird, sowie von einem mit der mit konstanter Fördermenge arbeitenden Pumpe (14) verbundenen Pumpkanal (12¹) stromaufwärts von dem darin angeordneten Rückschlagventil (29)·

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