DE821761C - Pumpe - Google Patents

Pumpe

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DE821761C
DE821761C DEP26698D DEP0026698D DE821761C DE 821761 C DE821761 C DE 821761C DE P26698 D DEP26698 D DE P26698D DE P0026698 D DEP0026698 D DE P0026698D DE 821761 C DE821761 C DE 821761C
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DE
Germany
Prior art keywords
control
magnet
pump according
phase
current
Prior art date
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Expired
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DEP26698D
Other languages
English (en)
Inventor
Dr-Ing Otto Grebe
Dr-Ing Alfred Lang
Alfred Weis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Elektro Mechanik GmbH
ELMEG Elektro Mechanik GmbH
Original Assignee
Elektro Mechanik GmbH
ELMEG Elektro Mechanik GmbH
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Publication date
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Publication of DE821761C publication Critical patent/DE821761C/de
Expired legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/14Pistons, piston-rods or piston-rod connections
    • F04B53/148Pistons, piston-rods or piston-rod connections the piston being provided with channels which are coacting with the cylinder and are used as a distribution member for another piston-cylinder unit
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B17/00Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
    • F04B17/03Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors
    • F04B17/04Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids
    • F04B17/042Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids the solenoid motor being separated from the fluid flow
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B7/00Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving
    • F04B7/0076Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving the members being actuated by electro-magnetic means

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Electromagnetic Pumps, Or The Like (AREA)

Description

  • Pumpe Bei Pumpen für Flüssigkeiten oder Gase, deren Kolben oder Membran durch einen wechselstromgespeisten Elektromagnet bewegt wird (im folgenden kurz Schwingpumpen genannt), wird zur Gleichrichtung des durch Längs- oder Drehbewegung oszillierenden Druckmittels ein oszillierendes Steuerschiebersystem verwendet, das den periodischen Bewegungen des Arbeitskolbens nacheilt. Diese Gleichrichtung kann durch eine Selbststeuerung erfolgen. Erfindungsgemäß wird das Steuersc.hiebersystem durch einen zusätzlichen Schwingmagnet (Steuermagnet) erregt, dessen Strom gegenüber dem Strom des Schwingmagnets, der den Arbeitskolben antreibt (Antriebsmagnet), elektrisch nacheilt, wenn dafür gesorgt wird, daß die Phasenverschiebung z%% isclieii erregender Kraft und Ausschlag desAntriehsinagnets und beim Steuermagnet die gleiche ist. Dies ist jedoch ohne Schwierigkeiten zu erreichen. DerSteuermagnet kann dabei wesentlich kleiner sein als der Antriebsmagnet.
  • Bei Verwendung polarisierter Antriebs- oder Steuermagnete wird der Steuermagnet von einem Wechselstrom gespeist, der gegenüber dem Strom des Antriebsmagnets um 9o° phasenverspätet ist. Kommen nichtpolarisierte Magnete zur Anwendung, so beträgt diese Phasenverspätung 45°. Der 9o° phasenverspätete Strom 'kann unv erkettet einem Drehstromnetz entnommen werden, wobei dem Antriebsmagnet dann der verkettete Strom des gleichen Drehstromnetzes zugeführt wird. Die Feinabstimmung der Phasenverschiebung zwischen Steuerschiebersystem und Arbeitskolben oder die Feinabstimmung der Amplitude kann durch eine einstellbare Luft- oder öldämpfung erfolgen, indem beispielsweise bei hydraulischen Pumpen das Leckmittel -durch eine einstellbare Drossel zur Dämpfungseinstellung des Steuerschiebersystems benutzt wird.
  • Das Arbeitskolbensystem wird zweckmäßig auf die Frequenz des erregenden Systems abgestimmt, um ein Höchstmaß an Energie übertragen zu können. Weiter empfiehlt es sich, das StePerschiebersystem auf Resonanz abzustimmen, um möglichst große Steuerschlitze zu bekommen. Die Schieberausschläge können gegebenenfalls durch Lecköldämpfung begrenzt werden.
  • Die Phasenlage des Stromes im Steuermagnet gegenüber dem Strom im Antriebsmagnet kann verschiebbar gemacht werden. Man hat dann die Möglichkeit, durch Verschiebung der Phasenlage den Druck und die Menge des von der Pumpe ge= förderten Mittels einzuregeln. Durch Phasenverdrehung kann eine Umkehr der Förderrichtung herbeigeführt werden. Der Steuermagnet kann gegebenenfalls als Magnetsystem mit frei schwingendemAnker ausgebildet sein. Sind mehrere Schwingpumpen vorhanden, so können diese von einem gemeinsamen Steuerschiebersystem gesteuert werden.
  • Um den schädlichen Raum des Pumpenzylinders möglichst klein zu halten, wird nach einem weiteren Vorschlage der Erfindung der Steuerschieber senkrecht zum Arbeitskolben angeordnet. Zwecks Vereinfachung im Aufbau und zur Platzeinsparung empfiehlt es sich ferner, die Federn des Steuerschiebersystems im Innern des hohlen Steuerschiebers anzuordnen. .Hierdurch erzielt man gleichzeitig eine Herabsetzung der Schwingungsmasse des Steuerschiebersvstems.
  • In der Zeichnung zeigt Abb. i, wie bei einem Drehstromnetz mit Nulleiter zwei 9o° phasenverschobene Spannungen abgegriffen werden können. In Abb.2 ist eine Schwingpumpe mit elektrischer Fremdsteuerung schematisch wiedergegeben.
  • Der Antriebsmagnet ist mit io bezeichnet. Sein Anker i i ist mit dem Arbeitskolben 12 verbunden. 13 ist der Pumpenzylinder. Die Druckfedern 14 und 15 werden vom Magnet io gespannt und geben ihre Energie beim Verdichten an das Druckmittel ab. Der Steuerschieber 16 wird vom Steuermagnet 17 in oszillierende Bewegung versetzt. 18 ist der Anker dieses Magnets der durch die Federn i9 und 20 gelüftet wird. 21 ist das Gehäuse des Steuerschiebers. 22 :stellt die Druckführung zum Steuerschieber dar, 23 die Ansaugleitung vom Ülbehälter24 und 25 die Druckleitung zum Druckspeicher. Das Lecköl kann mittels der einstellbaren DrOSSCI 26 mehr oder weniger gedrosselt und damit die Dämpfungskraft auf den Steuerschieber eingestellt werden. Der Antriebsmagnet io wird an die Spannung URS und der Steuermagnet 17 an die Spannung UT des Drehstromnetzes 27 angeschlossen, wobei die Spannung UT der Spannung URS um 9o° nacheilt. Mittels der Drossel 26 kann die 9o° Feinabstimmung des Steuerschiebers auf die Arheitskolbenbewegung erfolgen.
  • Beim Beginn des Abwärtshubes des Arbeitskolbens 12 ist der Steuerschieber 16 gerade in der gezeichneten Nullstellung und bewegt sich nach oben, so daß das Druckmittel in die Druckleitung 25 kommt. Eine halbe Periode später, beim Aufwärtshub des Arbeitskolbens 12, bewegt sich der Steuerschieber 16 nach unten, wodurch das 01 aus dem Behälter 24 über die Leitung 23 angesaugt wird. Legt man den Steuermagnet an eine Wechsel-Spannung, deren Phasenlage beliebig verdreht werden kann, z. B. an die Sekundärspannung eines Drehreglers, so tritt folgendes bei der Schwingpumpe mit einfachem Antriebsmagnet ein: i. Der Wechselstrom des Steuermagnets liegt in Phase mit dem Wechselstrom des Antriebsmagnets. Die Pumpenleistung ist gleich Null.
  • 2. Wird der Wechselstrom im Steuermagnet iil der Phase gegenüber dem Wechselstrom im Antriebsmagnet vorverdreht, so nimmt die Pumpenförderung mit wachsendem Phasenwinkel stetig zu, um bei einer elektrischen Vorverdrehung von 45° den maximalen Wert zu erreichen, da jetzt Steuerschieber und Arbeitskolben mechanisch um 9o° phasenverschoben sind. Wegen der quadratischen Zugkraftabhängigkeit und der dadurch bedingten Frequenzverdoppelung genügen bei einfachen Elektromagneten 45° elektrische Phasenverschiebung der beiden ?@lagtietströme untereinander, um 9o° mechanische Phasenverschiebung zwischen der Amplitude des Arbeitskolbens und der Amplitude des Steuerkolbens zu erreichen.
  • 3. Wird der 1Vechselstrom im Steuermagnet in der Phase gegenüber dem Wechselstrom im Antriebsmagnet nachverdreht, so fängt die Schwingpumpe ebenfalls an zu fördern, nur in der entgegengesetzten Flüssigkeitsrichtulig wie bei 2. Wird diese elektrische Phasenverschiebung auf 9o" gegenüber dem Endzustand voll 2, d. 1i. 45° gegenül@er dem Endzustand von i erhöht, so fördert die Schwingpumpe mit voller Leistung in der entgegengesetzten Richtung von 2.
  • Wird also die Phasenlage des Steuermagnet-Stromes so eingestellt, daß bei phasengleichen Wechselspannungen der Steuermagnetstroin um 45° gegenüber dem Antriebsmagnetstrom voreilt, dann fördert die Schwingpumpe maximale Menge. Wird der Steuermagnet in den Nullzweig einer phasengesteuerten Wec'hselstrombrücke geschaltet und die eine Olleitung der Schwingpumpe an das eine Ende eines Druckzvlinders, die andere Ölleitung an das andere Ende des Zylinders gelegt, so ist man in der Lage, eine Wegsteuerung des Stellkolbens durchzuführen, sofern der eine Widerstand der Wechselstrombrücke mit dem Stellkolben verstellt wird. Entweder kann man eine Trehreglerbrückenschaltung nehmen oder eine einfache Wechselstrolnwiderstandsbrücke mit 9o° Zusatzspannung. In beiden Fällen schließt man zweckmäßig an Drehstrom an. Bei der ersten Schaltung darf man das Steuergerät, den Geber. nicht über -I- - 18o° vor- oder nachverdrehen, bei der zweiten Schaltung besteht dieseEinschränkung ebenfalls, da ein Drehpotentiometer nur 2X 18o°= 36o° gedreht werden kann. Aller sowohl Widerstände wie Drehregler brauchen ja, abgesehen von Sonderfällen, nur einen beschränkten Verstellbereich zu haben.
  • Um die Arbeit der Schwingpumpe von den Spannungsschwankungen möglichst unabhängig zu machen, empfiehlt es sich, die Spule des Antriebsmagnets so anzulegen, daß bei Nennspannung bereits Sättigung im Kern des Magnets eingetreten ist, so daß der llagnetisierungsstrom sich zwar entsprechend der Spannungsschwankung ändern 'kann, der von ihm erzeugte Fluß im Luftspalt sich aber im Bereich der größtmöglichen Spannungsschwankungen von + - ioo/o praktisch nicht ändert. In gleicher Weise wird man vorteilhaft den Steuermagnet so auslegen, daß er im Bereich der Sättigung arbeitet, damit der Luftspaltfluh und damit die erregende Magnetkraft sich bei + - io 1/o Änderungen der Steuerspulenspannung praktisch nicht ändern.
  • Hei dem Atisführungsbeispiel der Abb.3 beiCicli11etl Wie iii .\h1>. 2 io den :\tttriel)smagiiet, i i dessen Anker, 12 den mit diesem verbundenen Arbeitskolben, 13 das Pumpengehäuse, 14, i5 die Gegenfedern des Arbeitskolbens, 16 den hohlen Steuerschieber, 17 den Steuermagnet, 18 dessen Anker und 19, 2o die Federn des Steuersystems. Der Steuerschieber 16 liegt senkrecht zum Ärbeitskolben 12, so daß die Steuerräume unmittelbar an den Druckraum des Arbeitskolbens anschließen. Die Steuerfedern 19, 20 sind im Innern des hohlen Steuerschiebers 16 angeordnet, wobei ihre Vorspannung und damit die Nullstellung des Schiebers cturcli die Endschrauben 28, 29 einstellbar ist. Die beiden Federräume sind durch eine Bohrung 30 miteinander verbunden. Falls die SteuerschieberschN,#ingting gedämpft werden muß, wird an Stelle dieser Bohrung 30 eine Zwischenwand gelassen.
  • Gleichzeitig werden die in den Endschrauben 28,29 vorgesehenen Bohrungen 31, 32 je nach Dämpfung dimensioniert, hierbei müssen die beiden Räume 33, 34 gegenüber dem Außenöl so weit abgeschlossen sein, daß die Dämpfung der Bohrungen 32, 32 wirksam wird. Die ausgezogenen Pfeile geben die Richtungen des Olstromes z. B. bei Miasenvoreilung von 1.= (Steuermagnet) gegenüber 1i (.\iitricl)sinagiiet) an, während die gestrichelten Pfeile die IZeichungen des Ölstromes bei Phasennaclieilung von f= gegenüber Ii zeigen. 3;. 36 sind die Zu- bzw. Abflußleitungen.
  • Die erhndtingsgemäße Schwingpumpe dient vorzugsweise zum Fördern von Flüssigkeiten. Sie kann aber auch mit gleichem Vorteil zum Fördern von gasförmigen Stoffen dienen.
  • Abb. ,4 der Zeichnung zeigt eine Ausführung, bei der zwei gleichartige Kolbensysteme 37 und 38 vorgesehen sind. Jedes dieser Kolbensysteme 37, 38 wirkt als Arbeitskolben und außerdem als Steuerschieber. Ihr Antrieb erfolgt durch zwei getrennte Magnete, Wobei die Magnetkräfte zeitlich um 9o° in ihrer Pliase verschoben sind (s. Abb. 5, 6). Die Umsteuerung der als Doppelkolbenpumpe arbeitenden Pumpe kann einfach dadurch geschehen, daß eine der beiden Magnete von z. B. -45° auf + 45° in der Phase verschoben wird. Charakteristisch für die Ausführung der Abb.4 bis 6 ist, daß die beiden Kolben jeweils dann als Steuerschieber arbeiten, wenn sie den Saughub ausführen. Sie sind in dieser Arbeitsphase deshalb weniger gedämpft und haben deshalb in dieser Phase eine höhere Amplitude als während ihres Druckhubes. Dies ist erwünscht, um eine unempfindliche Steuerwirkung zu erhalten. Andererseits wird ein Anschlagen dadurch vermieden, d'aß der gerade als Steuerschieber wirkende Kolben durch den anderen Kolben im Olstrom gedrosselt wird. Zur praktischen Anwendung ist diese Ausführung besonders in Zusammenarbeit mit doppelseitig beaufschlagten Stellkolben geeignet, da dann ein offener Kreislauf möglich ist und damit die beire geschlossenen Kreislauf auftretenden Lecköl-#chwierigkeiten vermieden werden.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Pumpe für Flüssigkeiten oder Gase, deren Kolben oder Membran durch einen wechselstromgespeisten Elektromagnet bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerschiebersystem durch einen zusätzlichen Schwingmagnet (Steuermagnet) bewegt wird.
  2. 2. Pumpe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung polarisierter Antriebs- und Steuermagnete der Steuermagnet von einem um 9o° gegenüber dem Strom des Antriebsmagneten phasenverschobenen Wechselstrom gespeist wird.
  3. 3. Pumpe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung nichtpolarisierter Antriebs- und Steuermagnete der Steuermagnet von einem um 45° gegenüber dem Strom des Antriebsmagnets phasenverschobenen Wechselstrom gespeist wird.
  4. 4. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der um 9o° phasenverschobene Strom unverkettet einem Drehstromnetz entnommen wird, während dem Antriebsmagnet der verkettete Strom des gleichen Drehstromnetzes zugeführt wird.
  5. 5. Pumpe nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinabstimmung der Phasenverschiebung zwischen Steuersc'hiebersystem und Arbeitskolben oder die Feinabstimmung der Amplitude durch eine einstellbare Luft- oder Öldämpfung des Steuerschiebersystems erfolgt.
  6. 6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Leckmittel durch eine einstellbare Drossel zur Dämpfungseinstellung verwendet wird.
  7. 7. Pumpe nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenlage des Stromes im Steuermagnet zwecks Druck- und Mengenregelung gegenüber dem Strom im Antriebsmagnet verschoben werden kann. B. Pumpe nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch Phasenverschiebung eine Umkehr der Förderrichtung herbeigeführt wird. 9. Pumpe nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuermagnet als Magnetsystem mit frei schwingendem Anker ausgebildet ist. io. Pumpe nach Anspruch i bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Arbeitskolben von einem gemeinsamen Steuerschiebersystem gesteuert werden. ii. Pumpe nach Anspruch i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitskolbensystem auf die Frequenz des erregenden Systems abgestimmt ist. 12. Pumpe nach Anspruch i bis ii, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerschiebersystem auf Resonanz abgestimmt ist. 13. Pumpe nach Anspruch i bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber senkrecht zum Arbeitskolben angeordnet ist. 14. Pumpe nach Anspruch i bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn des Steuer- schiebersystems im Innern des hohlen Steuer- schiebers angeordnet sind. 15. Pumpe nach Anspruch i, dadurch ge- kennzeichnet, daß zwei Kolbensysteme vor- gesehen sind, von denen jedes als Arbeitskolben und gleichzeitig als Steuerschieber wirkt, wo- bei die Magnetkräfte zeitlich um yo° in ihrer Phase verschoben sind. 16. Pumpe nach Anspruch i bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule des Antriebs- magnets und/oder des Steuermagnets so be- messen ist, daß bei 'i\ enuspannung bereits Sättigung im Kern des Magnets eingetreten ist.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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