DE2746556A1

DE2746556A1 - Einrichtung zur ueberwachung des hubes von mindestens zwei ventilstoesseln einer steuerventilanordnung, insbesondere zur hubausloesung einer presse

Info

Publication number: DE2746556A1
Application number: DE19772746556
Authority: DE
Inventors: Franz Kast
Original assignee: Eugen Seitz AG
Current assignee: Eugen Seitz AG
Priority date: 1976-12-06
Filing date: 1977-10-17
Publication date: 1978-06-08
Also published as: DE2746556C2; CH607787A5; FR2373007B1; FR2373007A1

Description

PATENTANWALT WOLFGANG SCHULZ-DÖHLAM

INGENIEUR DIPLOME 2 7 A 6 5 5 6

D-8000 MÜNCHEN 80 MAUERKIRCHERSTRASSE 31 TELEFON (089)9819 79

EUGEN SEXTZ AG Wetzikon (Schweiz)

E 253 DT

Einrichtung zur Ueberwachung des Hubes von mindestens zwei Ventilstösseln einer Steuerventilanordnung/ insbesondere zur Hubauslösung einer Presse

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Ueberwachung des Hubes von mindestens zwei Ventilstösseln einer Steuerventilanordnung, insbesondere zur Hubauslösung einer Presse, wobei jedem der Ventilstössel ein elektromagnetisches Betätigungselement und ein Schalter eines Stellunggebers zugeordnet sind.

Eine solche Einrichtung dient zur Erhöhung der Sicherheit bei der Steuerung einer Presse, deren Funktion für die Bedienungsperson und auch für andere in der Nähe befindliche Personen

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eine erhebliche Gefahr in sich birgt. Um zu vermeiden, dass die Presse bei einer Störung der druckmittelbetätigten Steuereinrichtung ohne Steuerkommando einen Hub ausführt, ist die Steuerventilanordnung als Doppelventil ausgebildet und so geschaltet, dass die Presse nur bei gleichzeitiger Betätigung zweier Ventilstössel den Steuerdruck für die Einleitung des Hubes erhält.

Die Einrichtung zur Ueberwachung des Hubes der Ventilstössel soll nun verhindern, dass der Pressenhub ausgelöst werden kann, wenn nur noch einer der beiden Ventilstössel arbeitet, während der andere beispielsweise in seiner Arbeitsstellung verklemmt ist.

Bei einer bekannten Einrichtung der eingangs genannten Art werden ausser den elektromagnetischen Betätigungselementen, die als VorSteuermagnetventile ausgebildet sind, zwei Speicherrelais mit je zwei Umschaltern benötigt. Ferner weist diese bekannte Einrichtung zu jedem Stellungsgeberschalter noch ein weiteres Relais mit einem Umschalter auf. Diese relativ hohe Anzahl von Schaltelementen erhöht erfahrüngsgemäss die Störanfälligkeit einer solchen Einrichtung, wodurch sich das Personal dazu verleiten lassen kann, die für die Funktion nicht unbedingt erforderlichen Schaltelemente zu überbrücken, obwohl damit die Sicherheitsfunktion verloren geht.

Bei der Schaltungsanordnung der bekannten Einrichtung wird davon ausgegangen, dass die parallel geschalteten Erregerspulen der Magnetventile nur dann eine Steuerspannung erhalten, wenn sich die Umschalter der beiden Speicherrelais in der gleichen Stellung befinden und dies sowohl in der Startstellung wie

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auch in der Haltestellung. Dadurch ist die Möglichkeit nicht ausgeschlossen, dass die Magnetventile auch in der Haltestellung öffnen können.

Die Aufteilung der bekannten Schaltungsanordnung in einen Hauptstromkreis für Netzspannung und einen Hilfsstromkreis für Kleinspannung verlangt einen zusätzlichen Aufwand, insbesondere bei der Verdrahtung.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Ueberwachung des Hubes von mindestens zwei Ventilstösseln mit einer möglichst kleinen Zahl von Schaltelementen und einem hohen Sicherheitsgrad auszubilden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Erregerspule jedes der Betätigungselemente neben einem für die Anzugsleistung bemessenen Strompfad ein weiterer Strompfad zugeordnet ist, der den Strom auf einen unter dem Anzugsstrom, jedoch über dem Haltestrom liegenden Wert begrenzt·und dass die Geberschalter in der Ruhestellung der Ventilstössel die Stromkreise über die Anzugsstrompfade schliessen.

Die Aufteilung in zwei Strompfade, die entsprechend dem Anzugsstrom und dem Haltestrom bemessen sind, ermöglicht eine sichere Unterscheidung zwischen der Start- und der Haltestellung. Da der zum Halten erforderliche Strom eines elektromagnetischen Betätigungselementes bekanntlich kleiner als der für den Anzug erforderliche Strom ist, kann das Betätigungselement über einen für den Haltestrom bemessenen Strompfad nicht anziehen. Damit ist gewährleistet, dass das Betätigungselement nur in der Startstellung der Schaltelemente anziehen kann.

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Die Unteransprüche kennzeichnen vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes, die beispielsweise eine weitere Erhöhung der Sicherheit ermöglichen.

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes näher erläutert. Es zeigen :

Fig. 1 : ein als Doppelventil ausgebildetes Pressensteuerventil mit Stellungsgeber-Schaltern und Vorsteuerventilen,

Fig. 2 : eine Schaltungsanordnung zur Steuerung der Vorsteuerventile als erstes Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 : eine Schaltungsanordnung als zweites Ausführungsbeispiel ,

Fig. 4 : eine Schaltungsanordnung als drittes Ausführungsbeispiel und

Fig. 5 : eine Schaltungsanordnung als viertes Ausführungsbeispiel .

Das in der Fig. 1 dargestellte Pressensteuerventil weist zwei druckmittelgesteuerte Ventilstössel 10 und 12 auf. Dem ersten Ventilstössel 10 sind ein erstes Vorsteuerventil 14 und ein erster Stellungsschalter 16 zugeordnet. Dem zweiten Ventilstösse 12 sind ein zweites Vorsteuerventil 18 und ein zweiter Stellungs schalter 20 zugeordnet. Die Vorsteuerventile 14 und 18 sind

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elektromagnetisch betätigbare Ventile mit Erregerwicklungen 22 und 24. Durch Oeffnen der Magnetventile 14 und 18 werden die Ventilstössel IO und 12 durch ein Druckmittel aus der Ruhestellung in die Arbeitsstellung bewegt. Dabei werden die Stellungsschalter 16 und 20 betätigt. In der Fig. 1 sind die Stellungsschalter als Oeffner ausgebildet, d.h., sie sind in der Arbeitsstellung der Ventilstössel 10 und 12 geöffnet. Die Stellungsschalter können aber auch als Umschalter ausgebildet sein. Als Stellungsschalter lassen sich mechanisch betätigbare Schalter oder auch berührungslos arbeitende Schalter verwenden. Die berührungslosen Schalter können beispielsweise auf Annähern oder Entfernen der Ventilstössel ansprechende Schalter sein. Solche Schalter können beispielsweise so angeordnet sein, dass sie ansprechen, wenn sich die Ventilstössel aus der Ruhestellung entfernen.

Beim Betätigen beider Ventilstössel 10 und 12 fliesst ein Druckmittel von einer nicht dargestellten Druckmittelquelle über einen Anschluss 26 durch das Pressensteuerventil zu einem mit der Presse verbundenen Anschluss 28. Die Verbindung vom Anschluss 26 zum Anschluss 28 kann nur hergestellt werden, wenn sich beide Ventilstössel 10 und 12 in der Arbeitsstellung befinden. In der Ruhestellung der Ventilstössel 10 und 12 ist ein Rückströmanschluss 30 mit dem zur Presse führenden Anschluss 28 verbunden.

Die Fig. 2 zeigt eine elektrische Zusammenschaltung der Vorsteuerventile 14 und 18 und der Stellungsschalter 16 und 20, die hierbei als Umschalter ausgebildet sind. Die dargestellte Schaltstellung entspricht der Ruhestellung der Ventilstössel und 12. Die Vorsteuerventile 14 und 18 weisen je zwei Wicklungen

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auf, von denen je eine Wicklung 32, 34 für einen Anzugsstrom bei Serieschaltung der Wicklungen des ersten und des zweiten Vorsteuerventils bemessen sind, während die anderen Wicklungen 36, 38 für einen Haltestrom bei Parallelschaltung beider Wicklungen bemessen sind. Der in der Ruhestellung 40 befindliche erste Stellungsschalter 16 bildet zusammen mit der Wicklung 32 den Anzugsstrompfad des Vorsteuerventils 14. Der in der Ruhestellung 42 befindliche Stellungsschalter 20 bildet zusammen mit der Wicklung 34 den Anzugsstrompfad des zweiten Vorsteuerventils 18. Die beiden genannten Anzugsstrompfade sind so in Reihe geschaltet, dass die Wicklungen 32 und 34 miteinander verbunden sind. Diese Reihenschaltung der beiden Anzugsstrompfade ist über eine Sicherung 44 mit Anschlussklemmen 46 und 48 verbunden.

In seiner Arbeitsstellung schaltet der erste Stellungsschalter 16 auf einen mit der Haltewicklung 36 des ersten Vorsteuerventil. 14 verbundenen Anschluss 50. Der mit der Anschlussklemme 48 verbundene zweite Stellungsschalter 20 schaltet in seiner Arbeitsstellung auf einen mit der Haltewicklung 38 des zweiten Vorsteuerventils 18 verbundenen Anschluss 52. Die Haltewicklung 38 ist ferner über die Sicherung 44 mit der Anschlussklemme 46 verbunden. Die Haltewicklung 36 des ersten Vorsteuerventils 14 ist ferner mit der Anschlussklemme 48 verbunden. Der Haltestrompfad des ersten Vorsteuerventils 14 ist demnach durch den ersten Stellungsschalter 16 über seine Arbeitsstellung 50 und die Haltewicklung 36 gebildet, während der Haltestrompfad des zweiten Vbrsteuerventils 18 durch den zweiten Stellungsschalter 20, seiner Arbeitsstellung 52 und die Haltewicklung 38 gebildet ist. Die beiden Haltewicklungen 36 und 38 sind damit in der Haltestellung beider Stellungsschalter, welcher der Arbeits-

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stellung der Ventilstössel 10 und 12 entspricht, parallel geschaltet.

Bei dem in der Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die Vorsteuerventile 14 und 18 nur je eine Wicklung 22 und 24 auf. Die Anzugsstrompfade beider Vorsteuerventile 14 und 18 sind auch bei diesem Ausführungsbeispiel wieder in Reihe geschaltet. Diese Reihenschaltung ist durch folgende Schaltelemente gebildet: Anschlussklemme 46, Sicherung 44, Erregerwicklung des ersten Vorsteuerventils 14, erster Stellungsschaiter 16 in seiner Ruhestellung 54, zweiter Stellungsschalter 20 in seiner Ruhestellung 56, Erregerwicklung 24 des zweiten Vorsteuerventils 18 und Anschlussklemme 48. Die beiden Anschlusspunkte der Ruhestellungen 54 und 56 des ersten und des zweiten Stellungsschalters 16 und 20 sind dabei unmittelbar miteinander verbunden.

Der Haltestrompfad des ersten Vorsteuerventils 14 ist durch die Erregerwicklung 22 dieses Vorsteuerventils, den ersten Stellungsschalter 16 in seiner Arbeitsstellung 58 und einen mit der Anschlussklemme 48 verbundenen Vorwiderstand 62 gebildet. Der Haltestrompfad des zweiten Vorsteuerventils ist durch die Wicklung 24 dieses Vorsteuerventils, den zweiten Stellungsschalter 20 in seiner Arbeitsstellung 60 und einen mit der Sicherung 44 verbundenen zweiten Vorwiderstand 64 gebildet.

Den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 2 und 3 ist gemeinsam, dass die Anzugsstrompfade beider Vorsteuerventile 14 und 18 in Reihe und deren Haltestrompfade parallel geschaltet sind. Die Haltestrompfade sind so bemessen, dass der Erregerstrom zum Halten der bereits geöffneten Vorsteuerventile 14 und 18

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ausreicht, jedoch zum Oeffnen derselben zu klein ist. Sollte infolge einer Störung einer der beiden Stellungsschalter 16 oder 20 nach dem Ausschalten des Stromes in seiner Arbeitsstellung verblieben sein, dann ist bei einer erneuten Stromzuführung über die Anschlussklemmen 46 und 48 ein Oeffnen des entsprechenden Vorsteuerventils nicht möglich. Durch die zum Oeffnen beider Vorsteuerventile 14 und 18 erforderliche Reihenschaltung der Anzugsstromkreise kann in einem solchen Störungsfall auch das andere der Vorsteuerventile nicht öffnen. Durch diese Schaltungsanordnungen wird daher eine Betätigung des Pressensteuerventils verhindert, wenn sich einer oder beide der Stellungsschalter 16, 20 bei einem den Anschlussklemmen 46 und 48 zugeführten Steuersignal nicht in ihren Ruhestellungen befinden. Durch diese Schaltungsanordnungen können beispielsweise folgende Störungen erfasst werden : Mindestens eins der beiden Vorsteuerventile 14 und 18 hat nicht oder nicht richtig geschlossen, so dass der zugeordnete Stössel 10, 12 nicht in seiner Ruhestellung zurückkehren kann, mindestens einer der Stössel 10 oder 12 ist in seiner Arbeitsstellung verklemmt, mindestens einer der Stellungsschalter 16, 20 ist in seiner Arbeitsstellung verklemmt oder verschweisst.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel nach der Fig. 4 sind jedem der Vorsteuerventile 14 und 18 eine Stromquelle und eine Sicherung zugeordnet. Die Stellungsschalter 16 und 20 liegen jeweils im Stromkreis des gegenüberliegenden Vorsteuerventils. Die Anzugsstrompfade sind durch Parallelschaltung und die Haltestrompfade sind durch eine Reihenschaltung beider Vorsteuerventile, beider Stromquellen und eines gemeinsamen Vorwiderstandes 70 gebildet.

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Als Stromquelle ist jedem der Vorsteuerventile 14 und 18 ein Transformator 72 und 74 mit einer nachgeschalteten Gleichrichteranordnung 76, 78 zugeordnet. Den Transformatoren 72 und 74 wird Strom von Anschlussklemmen 84 und 86 über miteinander verbundene Schalter 80 und 82 zugeführt. Diese Schalter 80, 82 können beispielsweise Relaiskontakte der Pressensteuerung darstellen. Der mit der Gleichrichteranordnung 76 verbundene Anzugsstrompfad des ersten Vorsteuerventils 14 ist durch die Sicherung 88, die Erregerwicklung 22 des Vorsteuerventils, den Stellungsschalter 20 des zweiten Vorsteuerventils in seiner Ruhestellung und eine Verbindungsleitung 90 gebildet. Der mit der Gleichrichteranordnung 78 verbundene Anzugsstrompfad des zweiten Vorsteuerventils 18 ist durch eine Sicherung 92, die Erregerwicklung 24 des Vorsteuerventils, den ersten Stellungsschalter 16 in seiner Ruhestellung und die Verbindungsleitung 90 gebildet. Die gemeinsame Verbindungsleitung 90 der beiden Anzugsstrompfade setzt voraus, dass die Gleichrichteranordnungen 76 und 78 unmittel miteinander verbunden sind.

Werden die Schalter 80 und 82 der Pressensteuerung geschlossen, fliesst über jede der Erregerwicklungen 22 und 24 ein durch die den Erregerwicklungen zugeordneten Gleichrichteranordnungen 76 und 78 gelieferter Gleichstrom. Die Vorsteuerventile 14 und 18 öffnen und bewirken ein Oeffnen der Stellungsschalter 16 und Die Verbindungsleitung 90 wird dadurch stromlos. Die Haltestrompfade beider Vorsteuerventile 14 und 18 sind jetzt durch die folgende Reihenschaltung gebildet : Beide Gleichrichteranordnungen 76 und 78, Sicherung 92, Erregerwicklung 24 des zweiter, Vorsteuerventils 18, gemeinsamer Vorwiderstand 70, Erregerwicklung 22 des ersten Vorsteuerventils 14 und Sicherung 88.

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Die Sicherungen 88 und 92 können UeberStromauslösevorrichtungen sein, die verzögert auslösen, wenn der Anzugsstrom eine vorbestimmte Dauer überschreitet. Damit wird durch die Schaltungsanordnung erkannt, wenn der in dem betreffenden Stromkreis angeordnete Stellungsschalter 16, 20 trotz Erregung der in diesem Stromkreis angeordneten Erregerwicklung 22, 24 nicht öffnet. Der in den Haltestrompfaden liegende gemeinsame Vorwidr-rstand 70 ist so bemessen, dass er den Stromfluss auf einen Wert unter die Ansprechgrenze der Ueberstromauslösevorrichtungen 88 und 92 senkt. Ferner reicht der gegenüber dem Anzugsstrom reduzierte Haltestrom zum Oeffnen der Vorsteuerventile 14, 18 nicht aus. Es ist selbstverständlich, dass die Polarität der in Reihe geschalteten Gleichrichteranordnungen 76, 78 beachtet werden muss, in dem der Plus-Anschluss des einen Gleichrichters mit dem Minus-Anschluss des anderen Gleichrichters zu verbinden ist.

Die Fig. 5 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel eine Schaltung anordnung mit zwei voneinander galvanisch getrennten Stromkreisen für jedes der Vorsteuerventile 14 und 18. Eine solche Anordnung ist dann vorteilhaft, wenn die Stellungsschalter und 20 elektronische Schalter, beispielsweise berührungslose Näherungsschalter 94 und 96 sind.

In diesem Ausführungsbeispiel sind den Erregerwicklungen 22 und 24 der Vorsteuerventile 14 und 18 unmittelbar Gleichrichteranordnungen 98 und 100 vorgeschaltet. Sofern die Erregerwicklungen 22 und 24. für eine Kleinspannung ausgelegt sind, liegt diese Kleinspannung, hier in Form einer Wechselspannung, an den Anschlussklemmen 102 und 104 an. Ueber die Schalter 80, 82 der Pressensteuerung, den Ueberstromauslösevorrichtungen 106, und den Stellungsschaltern 20, 16 wird den Gleichrichteranordnungen 98, 100 und damit den Erregerwicklungen 22, 24 ein

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Anzugsstrom zum Oeffnen der Vorsteuerventile 14, 18 zugeführt. Nach erfolgtem Oeffnen der Stellungsschalter 20, 16 fliesst jeweils ein Haltestrom über die Vorwiderstände 110, 112.

Für die Bemessung der UeberStromauslösevorrichtungen 106, 108 sowie der Vorwiderstände 110 und 112 gelten die gleichen wie zu Fig. 4 beschriebenen Regeln. Anstelle der unmittelbar vor die Erregerwicklungen 22, 24 geschalteten Gleichrichteranordnungen 98, 100 können die Schaltungsanordnungen auch mit ihren Anschlussklemmen 102, 104 an jeweils eine Gleichspannungsquelle angeschlossen sein.

Die in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ueberstromauslösevorrichtungen 88, 92, 106, 108 können mit zusätzlichen Schaltern zur Störungsmeldung und mit Rückstellvorrichtungen ausgerüstet sein. Die gegenüber den VorSteuerventilen 14 und 18 vertauschten Stellungsschalter 16 und 20 verhindern im Störungsfall eine Selbsthaltung der Schaltelemente jeweils eines Kanals. Mit einem Kanal ist die entsprechende Zusammenhörigkeit der in logischem Zusammenhang arbeitenden Schaltelemente gemeint, der beispielsweise durch den ersten Schalter 80 der Pressensteuerung, das erste Vorsteuerventil 14, den ersten Ventilstössel 10 und den ersten Stellungsschalter 16 gebildet ist. Der zweite Kanal umfasst analog die Elemente 82, 18, 12 und 20.

Im Rahmen der angeführten Ausführungsbeispiele lassen sich auch Merkmale eines der Ausführungsbeispiele mit denen eines anderen Ausführungsbeispieles kombinieren. Beispielsweise können die in den Fig. 2 und 3 gezeigten Schaltungsanordnungen auch mit Gleichstrom gespeist sein.

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Lee

rseite

Claims

P A T ENTA N S P R S C Ή E

Einrichtung zur Ueberwachung des Hubes von mindestens zwei Ventilstösseln einer Steuerventilanordnung, Insbesondere zur Hubauslösung einer Presse, wobei jedem der Ventilstössel ein elektromagnetisches Betätigungselement und ein Schalter eines Stellungsgebers zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Erregerspule jedes der Betätigungselemente (14, 18) neben einem.für die Anzugs leistung bemessenen Strompfad (ή ein v/eiterer Strompfad (b) zugeordnet ist, der den Strom auf einen unter dem Anzugsstrom, jedoch über dem Haltestrom liegenden Wert begrenzt und dass die Geberschalter (16, 20) in der Ruhestellung der Ventilstössel (10, 12) die Stromkreise über die Anzugsstrompfade (A)schliessen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in den Haltestrompfaden (El mindestens ein Vorwider stand (62, 64, 70, 110, 112) angeordnet ist.

3; Einrichtung nach An spruch2 , dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Anzugsstrompfad (A) eine auf Fortbestehen des Anzugsstromes ansprechende Ueberstromauslösevorrichtung (88, 92, 106, 108) angeordnet ist.

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4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Erregerspule (14, 18) eine Stromquelle zugeordnet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils der einem Ventilstössel (10, 12) zugeordnete Schalter (16, 20) im Anzugsstrompfad<a) der dem anderen Ventilstössel zugeordneten Erregerspule (14, 18) angeordnet ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromkreise der Erregerspulen (14, 18) galvanisch voneinander getrennt sind und dass jeweils einer der Geberschalter (16, 20) in der Ruhestellung der Ventilstössel (10, 12) mindestens einen der Vorwiderstände (70, 110, 112) überbrückt.

7. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Anzugsstrompfade (a) in der Ruhestellung der Ventil" stössel eine Reihenschaltung bilden.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Geberschalter (16, 20) in der Arbeitsstellung der Ventilstössel auf die Haltestrompfade (B) schaltende Umschalter sind.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Erregerspulen eine für den Anzugsstrom bemessene erste Erregerwicklung (32, 34) und eine für den Haltestrom bemessene zweite Erregerwicklung (36, 38) aufweist.

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10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5 oder 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltestrompfade (B) In der Arbeltsstellung der Ventilstössel eine gemeinsame Reihenschaltung bilden.

21. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerspulen der als Magnetventile ausgebildeten Betätigungselemente für Gleichstrom bemessen sind.

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