DE3502252A1 - Verfahren und vorrichtung zur regelung der differenzdrehzahl zwischen der zentrifugentrommel und der foerderschnecke einer schneckenzentrifuge - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur regelung der differenzdrehzahl zwischen der zentrifugentrommel und der foerderschnecke einer schneckenzentrifugeInfo
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Description
H 8-5/3
Anlage zum Patentgesuch der
Klöckner-Humboldt-Deutz
Aktiengesellschaft
vom 22. Januar 1985
Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Differenzdrehzahl zwischen der Zentrifugentrommel und der
Förderschnecke einer Schneckenzentrifuge
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Differenzdrehzahl zwischen der
Zentrifugentrommel und der Förderschnecke einer Schneckenzentrifuge, deren Zentrifugentrommel und
Förderschnecke von je einem Hydraulikmotor angetrieben werden, wobei das Drehmoment der Förderschnecke und/oder
der Zentrifugentrommel gemessen beziehungsweise überwacht und in Abhängigkeit des Drehmomentes, die den
Hydraulikmotoren zugeführte Druckflüssigkeitsmenge verändert wird.
Aus der DE-OS 25 51 789 ist eine
Vollmantel-Schneckenzentrifuge obiger Bauart bekannt, oei
der die Hydraulikmotor der Förderschnecke und der Zentrifugentrommel über Druckleitungen mit drei
Pumpaggregaten verbunden sind, die von einem Antriebsmotor angetrieben werden. Die Regelung der Differenzdrehzahl
zwischen der Zentrifugentrommel und der Förderschnecke erfolgt hierbei in Abhängigkeit des Drehmomentes der
Förderschnecke und/oder der Zentrifugentrommel durch Veränderung der den Hydraulikmotoren zugeführten
Druckflüssigkeitsmengen mit Hilfe von in den Druckleitungen angeordneten Steuerventilen. Da bei dieser bekannten
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Vollmantel-Schneckenzentrifuge alle drei Pumpen zur Regelung der Differenzdrehzahl zwischen der
Zentrifugentrommel und der Förderschnecke stets in Betrieb sind beziehungsweise sein müssen, und zwar auch dann, wenn
auch nur ein Teil der von den Pumpen geförderten Druckflüssigkeitsmengen für den Antrieb der Zentrifuge und
für die Aufrechterhaltung der Differenzdrehzahl zwischen der Zentrifugentrommel und der Förderschnecke erforderlich
ist. Die Folge davon ist, daß hierbei ständig ein Teil der von den Pumpen geförderten Druckflüssigkeitsmengen zurück
in den Druckmittelbehälter im Kreislauf geführt werden muß, deren Energie für den Antrieb der Schneckenzentrifuge
verloren geht. Dies stellt jedoch einen hohen Energieverlust dar, der vom Antriebsmotor aer Pumpen
aufgebracht werden muß. Diese bekannte Regelung der Differenzdrehzahl zwischen der Zentrifugentrommel und der
Förderschnecke erfordert daher nicht nur einen hohen Aufwand an Pumpaggregaten, Druckleitungen und dergleichen,
sondern ist auch mit hohen Betriebskosten verbunden, die auf die vorhin erwähnten Energieverluste zurückzuführen
sind. Auch der Pumpen-Antriebsmotor muß entsprechend stark ausgebildet beziehungsweise über die für den Betrieb der
Zentrifuge erforderliche Leistung weit hinaus, das heißt überdimensioniert werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, das unter Vermeidung der obengenannten Nachteile bei
optimaler Lastverteilung auf die Förderschnecke und Zentrifugentrommel eine stufenlose und eine praktisch
energieverlustfreie Regelung der Differenzdrehzahl zwischen der Zentrifugentrommel und der Förderschnecke in besonders
einfacher Weise ermöglicht.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei steigendem Drehmoment der Förderschnecke über Steuerventile, die dem
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Hydraulikmotor der Förderschnecke zugeführte Druckflüssigkeitsmenge um ein Maß erhöht wird, um das die
dem Hydraulikmotor der Zentrifugentrommel zugeführte Druckflüssigkeitsmenge verringert wird,und umgekehrt. Durch
diese erfindungsgemäßen Maßnahmen kann sehr vorteilhaft die vom Antriebsmotor aufgebrachte und über die Förderpumpe den
Hydraulikmotoren zugeführte Energie voll zur Aufrechterhaltung des Betriebes der Schneckenzentrifuge und
gleichzeitig zur Regelung der Differenzdrehzahl zwischen der Zentrifugentrommel und der Förderschnecke ausgenutzt
werden. Der Antrieb der Schneckenzentrifuge und die Regelung der Differenzdrehzahl zwischen der
Zentrifugentrommel und der Förderschnecke kann daher gemäß der Erfindung bei optimaler Trennleistung mit ganz
erheblich geringerem Energieaufwand bewerkstelligt werden als bei den bisher bekannten Schneckenzentrifugen. Der im
Vergleich zu bekannten Schneckenzentrifugen ähnlicher Bauart erheblich geringere Energieaufwand für den Betrieb
der Schneckenzentrifuge gemäß der Erfindung bringt weiterhin den Vorteil mit sich, daß Antriebsmotor und
Förderpumpe energetisch geringer ausgelegt una in ihrem konstruktiven Aufbau entsprechend kleiner dimensioniert
werden können, wodurch eine nicht unwesentliche Verringerung an Anschaffungskosten erreicht wird.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird die Summe der den Hydraulikmotoren zugeführten
Druckflüssigkeitsmengen konstant gehalten. Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn es sich bei der zu
entwässernden Suspension um eine Suspension mit im wesentlichen gleichbleibende** Feststoffflüssigkeitsmischung
handelt.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung einer in der
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Zeichnung schematisch dargestellten Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung.
Wie die Zeichnung zeigt, besteht die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung aus einer
Schneckenzentrifuge 1, deren Zentrifugentrommel 2 und Förderschnecke 3 mit je einem Hydraulikmotor 4 und 5 in
Verbindung stehen. Der Hydraulikmotor 4 ist hierbei mit der Schneckenwelle 6 der Förderschnecke 3 gekoppelt und
übernimmt deren Antrieb, während der auf dem Rahmen der
...) Zentrifuge angeordnete Hydraulikmotor 5 über Keilriemen 7
und über ein mit der Zentrifugentrommel in Verbindung stehendes Gehäuse des Hydromotores 4 den Antrieb der
Zentrifugentrommel 2 übernimmt. An die Hydraulikmotoren 4 und 5 sind Druckflüssigkeitszuleitungen 8 und 9
angeschlossen, die mit in einem Steuerblock 10 angeordneten Steuerventilen 11 und 12 verbunden sind. Die Steuerventile
11 und 12 sind hierbei als Dreiwegeventile ausgebildet. Das Steuerventil 12 steht hierbei über eine Druckleitung 13 mit
einer Hydraulikpumpe 14 in Verbindung, die sehr vorteilhaft als Axialkolbenpumpe ausgebildet sein kann und die im
Betrieb über eine Saugleitung 15 Druckflüssigkeit aus einem
H Reservoir 16 entnimmt. Für den Antrieb der Hydraulikpumpe
14 ist entweder ein E-Motor 17 oder ein Verbrennungsmotor 18, zum Beispiel Gasmotor, vorgesehen. Im übrigen sind die
Hydraulikmotor 4 und 5 mit Flüssigkeitsableitungen 19 und 20 versehen, die über eine Flüssigkeitssammelleitung 21 in
das Druckflüssigkeitsreservoir 16 münden.
Wie die Zeichnung zeigt, wird bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Regelung der Differenzdrehzahl zwischen der
Zentrifugentrommel 2 und der Förderschnecke 3 nur eine Hydraulikpumpe mit Antriebsmotor 17 oder 18 benötigt, deren
ausgehende Druckleitung 13 in zwei
Druckflüssigkeitszuleitungen 8 und 9 aufgeteilt ist, die
Druckflüssigkeitszuleitungen 8 und 9 aufgeteilt ist, die
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über im Steuerblock 10 angeordnete Steuerventile 11, 12 mit
den Hydromotoren 4 und 5 in Verbindung stehen. Das eine Steuerventil 12 ist in der von der Hydraulikpumpe 14
ausgehenden Druckleitung 13 angeordnet, von der aus die eine Druckflüssigkeitszuleitung 9 zum Hydraulikmotor 5 der
Zentrifugentrommel 2 und die andere Druckflüssigkeitszuleitung 8 über das zweite Steuerventil
11 zum Hydraulikmotor 4 der Förderschnecke 3 führt.
Im Betrieb der Schneckenzentrifuge 1 werden die Förderschnecke 3 und die Zentrifugentrommel 2 von den
Hydraulikmotoren 4 und 5 mit einer vorgegebenen, auf das jeweils zu trennende Feststoffflüssigkeitsgemisch optimal
abgestellte Differenzdrehzahl angetrieben. Das Drehmoment der Förderschnecke 3 und/oder der Zentrifugentrommel 2 wird
hierbei in an sich bekannter Weise gemessen beziehungsweise überwacht und in Abhängigkeit des Drehmomentes, die den
Hydraulikmotoren 4 und 5 über die
Druckflüssigkeitszuleitungen 8 und 9 zugeführte Druckflüssigkeitsmenge verändert. Die Veränderung der den Hydraulikmotoren 4 und 5 zugeführten Druckflüssigkeitsmenge erfolgt gemäß der Erfindung in der Weise, daß bei steigendem Drehmoment der Förderschnecke 3 über die Steuerventile 11 und 12 die dem Hydraulikmotor 4 der Förderschnecke 3 zugeführte Druckflüssigkeitsmenge um ein Maß erhöht wird, um das die dem Hydraulikmotor 5 der Zentrifugentrommel 2 zugeführte Druckflüssigkeitsmenge verringert wird. Es erfolgt in diesem Falle also nur eine in Abhängigkeit des Drehmomentes der Förderschnecke 3 entsprechende, mengenmäßig verringerte Druckflüssigkeitszufuhr zum Hydraulikmotor 5 der Zentrifugentrommel und damit Verringerung aer Drehzahl der Zentrifugentrommel gegenüber der Förderschnecke. Auf diese Weise kann sehr vorteilhaft bei ansteigendem Feststoffgehalt in dem in der Schneckenzentrifuge 1 zu
Druckflüssigkeitszuleitungen 8 und 9 zugeführte Druckflüssigkeitsmenge verändert. Die Veränderung der den Hydraulikmotoren 4 und 5 zugeführten Druckflüssigkeitsmenge erfolgt gemäß der Erfindung in der Weise, daß bei steigendem Drehmoment der Förderschnecke 3 über die Steuerventile 11 und 12 die dem Hydraulikmotor 4 der Förderschnecke 3 zugeführte Druckflüssigkeitsmenge um ein Maß erhöht wird, um das die dem Hydraulikmotor 5 der Zentrifugentrommel 2 zugeführte Druckflüssigkeitsmenge verringert wird. Es erfolgt in diesem Falle also nur eine in Abhängigkeit des Drehmomentes der Förderschnecke 3 entsprechende, mengenmäßig verringerte Druckflüssigkeitszufuhr zum Hydraulikmotor 5 der Zentrifugentrommel und damit Verringerung aer Drehzahl der Zentrifugentrommel gegenüber der Förderschnecke. Auf diese Weise kann sehr vorteilhaft bei ansteigendem Feststoffgehalt in dem in der Schneckenzentrifuge 1 zu
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entwässerndem Schlamm die Differenzarehzahi zwischen der
Zentrifugentrommel 2 und der Förderschnecke 3 Deibehalten, vergrößert oder auch verkleinert werden, und zwar ohne
besondere zusätzliche Pumpaggregate oder dergleichen.
Wenn nun im Laufe des Betriebes der Schneckenzentrifuge der Feststoffgehalt des der Zentrifugentrommel in Pfeilrichtung
22 zugeführten Feststoffflüssigkeitsgemisches abnimmt, was sich entsprechend auf das Drehmoment der Förderschnecke 3
auswirkt, erfolgt die Regelung der Differenzdrehzahl zwischen der Zentrifugentrommel 2 und der Förderschnecke 3
gemäß der Erfindung in umgekehrter Weise, nämlich durch das fallende Drehmoment der Förderschnecke wird über die
Steuerventile 11 und 12 die dem Hydraulikmotor 4 der Förderschnecke 3 über die Druckflüssigkeitszuleitung 8
zugeführte Druckflüssigkeitsmenge um ein dem abfallenden Drehmoment entsprechendes Maß verringert und gleichzeitig
die dem Hydraulikmotor 5 der Zentrifugentrommel 2 über die Druckflüssigkeitszuleitung 9 zugeführte
Druckflüssigkeitsmenge um dieses Maß erhöht. Die von der Hydraulikpumpe 14 geförderte, über die Hydraulikmotore 4
und 5 und Reservoir 16 im Kreislauf geführte Druckflüssigkeitsmenge bleibt hierbei konstant. Der
wesentliche Vorteil dieser erfindungsgemäßen Regelung der Differenzdrehzahl zwischen der Zentrifugentrommel 2 und der
Förderschnecke 3 gegenüber bekannten Regelsystemen besteht darin, daß die gesamte vom Antriebsmotor 17 der
Hydraulikpumpe 14 aufgebrachte Energie - bis auf die unbedeutend geringen üblichen Reibungsverluste - für den
Antrieb der Schneckenzentrifuge 1 und die Regelung der Differenzdrehzahl zwischen der Zentrifugentrommel 2 und der
Förderschnecke 3 voll ausgenutzt werden kann, wodurch im Vergleich zu bekannten Antriebssystemen ähnlicher Bauart
eine erhebliche Verringerung an Anlagen und insbesondere Betriebskosten erreicht wird.
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Die erfindungsgemäßen Maßnahmen ermöglichen somit eine in besonders einfacher Weise und praktisch ohne
Energieverluste optimale Anpassung der Schneckenzentrifuge an das jeweils zu trennende Feststoffflüssigkeitsgemisch,
indem durch einfache mengenmäßige Veränderung der den Hydraulikmotoren 4 und 5 über die
Druckflüssigkeitszuleitungen 8 und 9 mit Hilfe der Steuerventile 11 und 12 bei zunehmender Feststoffkonzentration im Aufgabegut und bei gleicher Durchsatzleistung die Differenzdrehzahl zwischen der Zentrifugentrommel 2 und der Förderschnecke 3 entsprechend erhöht und bei Verringerung der Feststoffkonzentration im Aufgabegut die Differenzdrehzahl zwischen der Zentrifugentrommel 2 und der Förderschnecke 3 entsprechend verringert wird. Im übrigen kann die Schneckenzentrifuge mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Regelung unter Aufrechterhaltung optimaler Trennergebnisse an ein Aufgabegut mit sehr unterschiedlichen und stark schwankenden Feststoffkonzentrationen auch dadurch in einfacher Weise angepaßt werden, indem bei sehr geringer Feststoffkonzentration im Aufgabegut beispielsweise ein Teil der Druckflüssigkeit über die in der Zeichnung gestrichelt dargestellte Leitung 20'aus dem Steuerblock 10 in das Flüssigkeitsreservoir 16 abgeführt wird, oder bei sehr hoher Feststoffkonzentration im Aufgabegut aie Förderleistung aer Hydraulikpumpe 14 entsprechend erhöht wird. Die Hydraulikpumpe 14 ist daher mit einem in der Zeichnung nicht näher dargestellten Leistungsregler ausgestattet. Hierdurch kann in sehr einfacher Weise neben der stufenlosen Regelung der Differenzdrehzahl zwischen der Zentrifugentrommel und der Förderschnecke auch die Grunddrehzahl der Zentrifuge als solche entsprechend verändert und die Schneckenzentrifuge optimal an das jeweils zu trennende Feststoffflüssigkeitsgemisch angepaßt werden.
Druckflüssigkeitszuleitungen 8 und 9 mit Hilfe der Steuerventile 11 und 12 bei zunehmender Feststoffkonzentration im Aufgabegut und bei gleicher Durchsatzleistung die Differenzdrehzahl zwischen der Zentrifugentrommel 2 und der Förderschnecke 3 entsprechend erhöht und bei Verringerung der Feststoffkonzentration im Aufgabegut die Differenzdrehzahl zwischen der Zentrifugentrommel 2 und der Förderschnecke 3 entsprechend verringert wird. Im übrigen kann die Schneckenzentrifuge mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Regelung unter Aufrechterhaltung optimaler Trennergebnisse an ein Aufgabegut mit sehr unterschiedlichen und stark schwankenden Feststoffkonzentrationen auch dadurch in einfacher Weise angepaßt werden, indem bei sehr geringer Feststoffkonzentration im Aufgabegut beispielsweise ein Teil der Druckflüssigkeit über die in der Zeichnung gestrichelt dargestellte Leitung 20'aus dem Steuerblock 10 in das Flüssigkeitsreservoir 16 abgeführt wird, oder bei sehr hoher Feststoffkonzentration im Aufgabegut aie Förderleistung aer Hydraulikpumpe 14 entsprechend erhöht wird. Die Hydraulikpumpe 14 ist daher mit einem in der Zeichnung nicht näher dargestellten Leistungsregler ausgestattet. Hierdurch kann in sehr einfacher Weise neben der stufenlosen Regelung der Differenzdrehzahl zwischen der Zentrifugentrommel und der Förderschnecke auch die Grunddrehzahl der Zentrifuge als solche entsprechend verändert und die Schneckenzentrifuge optimal an das jeweils zu trennende Feststoffflüssigkeitsgemisch angepaßt werden.
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Beim Hochfahren der Zentrifugentrommel mit Förderschnecke
auf die jeweils erforderliche Betriebsdrehzahl muß vom Antriebsmotor beziehungsweise von der Hydraulikpumpe die
entsprechende Beschleunigungsenergie aufgebracht und auf die Zentrifuge übertragen werden. Um dies in einfacher
Weise zu erreichen, wird beim Hochfahren der Schneckenzentrifuge auf die Betriebsdrehzahl der die
Zentrifugentrommel antreibende Hydraulikmotor 5 zum Großteil oder mit der gesamten von der Hydraulikpumpe 14
durch die Druckleitung 13 geförderten Druckflüssigkeitsmenge über das Steuerventil 12 und die
Druckflüssigkeitszuleitung 9 beaufschlagt. Sobald die Betriebsdrehzahl dar Zentrifuge erreicht ist, wird der
Zentrifugentrommel das zu trennende Feststoff-Flüssigkeitsgemisch oder die Suspension
aufgegeben und anhand von Regelkurven über die Steuerventile 11 und 12 die den Hydraulikmotoren 4 und 5
zugeführte Druckflüssigkeitsmenge so eingestellt beziehungsweise umverteilt, daß Förderschnecke 3 und
Zentrifugentrommel 2 mit einer Differenzdrehzahl umlaufen, die neben einer optimalen Trennung des
Feststoffflüssigkeitsgemisches einen störungsfreien Feststoffaustrag gewährleistet. Die Regelung der
Differenzdrehzahl zwischen der Zentrifugentrommel 2 und der Förderschnecke 3 erfolgt gemäß der Erfindung automatisch in
der bereits geschilderten Weise, nämlich bei Erhöhung der Feststoffmenge im Aufgabegut wird die Differenzdrehzahl
durch einfache mengenmäßige Umverteilung der den Hydraulikmotoren 4 und 5 über die
Druckflüssigkeitszuleitungen 8 und 9 zugeführten Druckflüssigkeit entsprechend erhöht und bei Verringerung der Feststoffmenge im Aufgabegut die Differenzdrehzahl zwischen Förderschnecke und Zentrifugentrommel entsprechend verringert.
Druckflüssigkeitszuleitungen 8 und 9 zugeführten Druckflüssigkeit entsprechend erhöht und bei Verringerung der Feststoffmenge im Aufgabegut die Differenzdrehzahl zwischen Förderschnecke und Zentrifugentrommel entsprechend verringert.
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Ferner kann die Schneckenzentrifuge 1 mit den Hydraulikmotoren 4 und 5 getrennt (strichpunktierte Linie
23) vom Antriebsmotor 17 beziehungsweise 18, Hydraulikpumpe 14 mit Steuerblock 10 und Druckflüssigkeitsreservoir 16 in
einem gas- und/oder druckdichten Raum angeordnet werden. Oder aber die in der Zeichnung unterhalb der
strichpunktierten Linie 23 angeordneten Aggregate können auch sehr vorteilhaft in einfacher und aufgrund ihres
kompakten Aufbaues in platzsparender Weise getrennt von der Schneckenzentrifuge in einem trockenen und/oder
schalldichten Raum untergebracht werden.
- Leerseite -
Claims (6)
1. Verfahren zur Regelung der Differenzdrehzahl zwischen
der Zentrifugentrommel und der Förderschnecke einer Schneckenzentrifuge, deren Zentrifugentrommel und
Förderschnecke von je einem Hydraulikmotor angetrieben werden, wobei das Drehmoment der Förderschnecke und/oder
der Zentrifugentrommel gemessen beziehungsweise überwacht und in Abhängigkeit des Drehmomentes die den
Hydraulikmotoren zugeführte Druckflüssigkeitsmenge verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei steigendem
Drehmoment der Förderschnecke (3) über Steuerventile (11, 12) die dem Hydraulikmotor (4) der Förderschnecke (3)
zugeführte Druckflüssigkeitsmenge um ein Maß erhöht wird, um das die dem Hydraulikmotor (5) der Zentrifugentrommel
(2) zugeführte Druckflüssigkeitsmenge verringert wird,und ζ
umgekehrt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der den Hydraulikmotoren (11, 12) zugeführten
Druckflüssigkeitsmengen konstant gehalten wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und.2, gekennzeichnet durch eine
Schneckenzentrifuge (1), deren Zentrifugentrommel (2) und Förderschnecke (3) mit je einem Hydraulikmotor (4, 5) in
Verbindung stehen, die über Druckflüssigkeitszuleitungen (8, 9) mit in einem Steuerblock (10) integrierten
Steuerventilen (11, 12) verbunden sind, an die über eine Druckleitung (13) eine Hydraulikpumpe (14) mit
Antriebsmotor (17, 18) angeschlossen ist.
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4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die von der Hydraulikpumpe (14) ausgehende Druckleitung (13) in zwei Druckflüssigkeitszuleitungen (ö, 9) aufgeteilt
ist, die mit den Hydraulikmotoren (4, 5) in Verbindung stehen, wobei ein Steuerventil (12) in der von der
Hydraulikpumpe (14) ausgehenden Druckleitung (13) angeordnet ist, von der aus die eine
Druckflüssigkeitszuleitung (9) zum Hydraulikmotor (5) der Zentrifugentrommel (2) und die andere
Druckflüssigkeitszuleitung (8) über das zweite Steuerventil
",? (11) in den Hydraulikmotor (4) der Förderschnecke (3) führt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpumpe (14) als
Axialkolbenpumpe ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch
* gekennzeichnet, daß die Hydraulikpumpe (14) mit einem
Leistungsregler ausgestattet ist.
Priority Applications (3)
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