DE8805364U1

DE8805364U1 - Schulungs-Hydraulik

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Publication number: DE8805364U1
Application number: DE8805364U
Authority: DE
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Current assignee: Individual
Priority date: 1988-04-22
Filing date: 1988-04-22
Publication date: 1988-09-08

Description

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Schulungshydraulik zur anschaulischen Darstellung fluidischer Vorgänge und Funktionen für Lehrzwecke zur Aus- und Weiterbildung unter Verwendung handelsüblicher fluidischer Geräte einschließlich Arbeite- und Belastungsmotor (Linear- oder Rotationsmotor) sowie Verbindungselemente, mit einem auf Rollen fahrbaren Grundrahmen und einer darauf vertikal angeordneten Tafel.

Die Fluidiktechnik und insbesondere hier die Hydraulik hat im Bereich des gesamten Maschinenbaues eine immer größer werdende Bedeutung eingenommen. Aus diesem Grund werden insbesondere an die Aus- Und Weiterbildung in diesem Bereich erhöhte Anforderungen gestellt. I

Für eine wirksame Ausbildung ist es notwendig, neben dem Lehrmaterial | für die theoretischen Grundlagen auch praxisorientierte Übungs- und f; Demonstrations-Anlagen zur Verfügung zu stellen. f

Die Pneumatik und die Hydraulik sind zwar artverwandte Techniken und weisen steuerungstechnisch entsprechende Ähnlichkeiten auf, jedoch verhalten sich die verwendeten Medien und Energieträger Luft und Öl sehr unterschiedlich. So sind die in der Praxis verwendeten Arbeitsdrücke bei der Hydraulik wesentlich höher als bei der Pneumatik und können Verhältnisse von etwa 1 zu 50 erreichen, wobei die pneumatischen Drücke zwischen 3 bis 10 bar und die hydraulischen Drücke zwischen ca. 50 bis 400 bar und mehr betragen.

Die heute in der Hydraulik üblichen Arbeitsdrücke müssen auch bei Übungsanlagen die Belastungsgrößen der Hydraulik-Verbraucher bestimmen, um eine praxisnahe Darstellung der Gerätefunktionen zu gewährleisten, weil nur dadurch das Arbeitsvermögen der Hydraulik sinnvoll demonstriert werden kann.

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Bei zu klein ausgelegten Belastungen ist eine solche Möglichkeit nicht gegeben. Die in der Schulungshydraulik Verwendeten Hydraulik-Zylinder und Hydraulik-Motoren müssen daher praxisnahe Leistungsgrößen aufweisen. Entsprechendes gilt auch für die zu verwendenden Leitungsquerschnitte

Diese Tatsachen müssen auch bei der Konzeption von Hydfaülik-Übungsanlagen berücksichtigt werden, um Kompromiß-Lösungen zu vermeiden, die eventuell während der Ausbildung ein falsches Bild von der Hydrauliktechnik Vermitteln.

Von großer Bedeutung ist dabei der von Anfang an praktizierte Gebrauch von speziellen und zweckentsprechenden Meßgeräten die für die Messungen an Hydraulik-Anlagen konzipiert sind, um die internen Vorgänge in einer Hydraulik-Anlage sichtbar zu machen.

Eine gute Ausbildung umfaßt daher nicht nur partiell herausgegriffene Abschnitte aus dem gesamten Stoff der Fluidtechnik, sondern muß weitgehend alles vermitteln, was später in der Praxis gefordert wird.

Hierzu gehört auch die Darstellung der Funktion von Einzelgeräten und von Gerätegruppen, die zu Hydraulik-Schaltungen zusammengefaßt sind, ferner der Aufbau und die Prüfung von Hydraulik-Schaltungen, sowie von elektrischen und elektronischen Komponenten der Steuerungstechnik.

Eine praxisnahe Schulungshydraulik muss darüber hinaus die Erfassung der systeminternen Vorgänge durch Meßgeräte, wie sie auch in der Praxis verwendet werden, vermitteln. Dies umfaßt auch die Auswertung der Meßwerte, das Erkennen von Funktions-Zusammenhängen und Störungen, sowie das Erstellen von gerätetypischen Kurven.

Schulungshydraulik-Anlagen der eingangs aufgeführten Art sind bereits oekannt, beispielsweise das Hydraulik-Schulungsaggregat der Firma Robert Bosch GmbH.

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Einzelne Hydrauliikelemente sind hierbei auf einer genormten Platte mit Haltegriffen befestigt, welche sich in einen fahrbaren Rahmen einbauen lassen« Auf der Vorder- oder Rückseite des Rahmens bzw« der Platte sind die Leitungsverbindungen durch flexible Schläuche mit Steckverbindungen für jede aufzubauende Schaltung herzustellen. Die einzelner?

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wenig übersichtliche Verschaltung, so daß insbesondere für Schulungszwecke die Verknüpfung eines Schaltbildes mit der praktischen und realen Anordnung der hydraulischen Geräte nur schwer nachvollziehbar ist* Darüber hinaus wird für den jeweiligen Einbau der entsprechend dem durchzuführenden Versuch benötigten Geräte und deren schaltungsmäßige Verknüpfung ein erheblicher Zeitaufwand benötigt, welcher der eigentlichen pädagogischen Aufgabenstellung verloren geht. Schließlich lassen sich diese Verschaltungen nicht ohne Leckage herstellen, wodurch erhebliche Verschmutzungen auftreten.

Schulungshydrauliken oder Trainingspakete anderer Firmen, z. Beispiel der Festo Didactic KG. weisen die gleichen oben aufgeführten Merkmale auf, mit der Abwandlung, daß die einzelnen hydraulischen Geräte auf einer Lochplatte befestigt und auf der gleichen Seite der Platte durch Steckverbindungen auch leitungsmäßig verbunden werden. Auch hierdurch fehlt eine leicht erkennbare und für didaktische Zwecke erforderliche Übersichtlichkeit, wodurch Schwierigkeiten bei der Erfassung des entsprechenden Schaltungsaufbaus entstehen.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde eine Schulungshydraulik anzugeben, welche diese Nachteile vermeidet und mit deren Hilfe simulierte Schaltbilder in übersichtlicher Weise schnellherstellbar sind, nach denen die praktische Verknüpfung der Geräte unmittelbar ausführbar ist, ohne daß Montagearbeiten erforderlich sind.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß auf einer Seite (Vorderseite) der Tafel eine Auswahl typischer fluidischer Geräte in einer systematischen Anordnung befestigt sind, deren

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ZU- und Ableitungen auf der anderen Seite (Rückseite) der Tafel in einer funktionsfähig fest montierten Utiiversalschaltung fluidisch Verbunden sind und durch auf der Rückseite der Tafel angeordnete Und bedienbare Sperrventile zu Verschiedenen Funktionsschaltungen tusammenstellbar sind·

Nach der Erfindung ist auf der Vorderseite der Tafel eine simulierte Leitungsführung unter Einschluß der für die jeweilige Schaltung erforderlichen fluidischen Geräte mittels leicht entfernbarer Haftstreifen darstellbar. Hierfür ist es vorteilhaft, wenn die Vorderseite der Tafel eisenmetallisch ausgebildet ist und die der Leitungs-Simulation dienenden Haftstreifen Magnethaftstreifen sind.

Die Haftstreifen weisen vorzugsweise eine gleiche Länge auf, wodurch didaktische Vorteil erzielt werden.

In Weiterbildung der Erfindung besteht die Tafel aus zusammensetzbaren te und untereinander und gegeneinander austauschbaren Tafelteilen, auf

I- denen jeweils entsprechend ihrer Funktion zu Funktionsmodulen

H zusammengestellte Gruppen fluidischer Geräte angeordnet sind, wobei die

•_f Funktionsmodule mit auf anderen Tafelteilen benachbart angeordneten

Modulen jeweils mittels einer Zu- und Ableitung funktionsfähig verbindbar sind.

Ein Funktionsmodul weist mindestens ein flvIdisches Gerät auf und die

Verbindung zu benachbart angeordneten Modulen ist mittels flexibler Leitungen durchführbar.

&iacgr; Zur Durchführung von Meßprogrammen sind handelsübliche Armaturen zum

j Anschluß fluidischer Meßgeräte vorgesehen, welche ebenfalls ' =>* ■ is—

§ üblich ausgebildet sind.

Zur Erweiterung des Lehrprogramms weisen die Leitungsverbindungen an vorbestimmten Stellen Anschlüsse zur Schaltung definierter und

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simulierter Fehler und Funktionsstörungen mittels fest eingestellter oder verstellbarer Drosselelemente auf, so daß ein Fehlersuchprogramm durchführbar ist.

Die dargestellte Erfindung der Schulungshydraulik weist gegenüber dem Stand der Technik erhebliche Vorteile auf, welche im folgenden zusammengefaßt sind.

1. Die festgelegte und fertigmontierte Universalschaltung gibt nunmehr die Möglichkeit, schnell und leckagefrei auf die jeweils gewünschte Übung umzuschalten.

2. Die auf der Fronttafel aufgebrachte simulierte Darstellung der gewünschten Leitungsführung ist durch die Verwendung von magnetisierten Streifen entsprechend der gewünschten Übung variabel gestaltbar.

3. Durch die simulierte Leitungsdarstellung wird ein pädagogisch wirksamer Effekt erreicht, weil für jede Übung ein Hydraulikschaltplan am Gerät erarbeitet werden muß.

4. Die fertig montierten und unter- und gegeneinander austauschbaren Funktionsmodule gestatten eine variable Zusammenstellung von gewünschten Hydraulikschaltungen .

5. Die Schulungshydraulik nach der Erfindung bietet die Möglichkeit eines Wechsels zwischen fertig montierten Funktionsmodulen und Modulen für Einzelkomponenten.

6« Die Belastung der Verbraucher (z.B. Hydrozylinder) läßt sich mit praxisorientierten Werten durchführen, Wobei alle in der
vorkommenden Beläötungsarten wählbar sind.

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7. Der maximale Arbeitsdruck entspricht den in der Praxis vorkommenden Größenordnungen von beispielsweise Pmax = 120 bar, wobei die Fördermenge der Hydropumpe nicht zu groß gewählt wird, um eine energiefsparende Antriebseinheit zu erhalten von etwa 1,5 KW zu erhalten.

8. Die Verwendung handelsüblicher Armaturen zum Anschließen von Hydromeßgeräten ermöglicht es, daß Geräte mit Meßbereichen angeschlossen werden können, wie sie auch in der Praxis verwendet werden.

9. Die Schulungshydraulik nach der Erfindung gibt die Möglichkeit, bei Einzelkomponenten und bei Hydraulikschaltungen eine Simulation unterschiedlicher Fehler und Funktionsstörungen auf einfache Weise an vorbereiteten Stellen zu erzielen.

10. Bei einzelnen Hydraulikkomponenten ist die Möglichkeit gegeben, die Funktion in kontinuierlicher Weise darzustellen, ohne daß Hydraulikverbraucher (z.B. Hydrozylinder) nachgeschaltet werden müssen.

11. Nach der Erfindung besteht die Möglichkeit, die Funktion mehrerer Hydraulikomponenten miteinander darzustellen, ohne daß ein Montageaufwand notwendig wird.

12. Die Montage der Hydraulikkomponenten und Hydraulikleitungen entspricht der Praxis.

13. Die Größenordnung der fahrbaren Anlage ist so gewählt, daß sie durch jede normale Zimmertür transportiert werden kann.

Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:

FIGUR 1 die Vorderansicht der Schulungshydraulik mit allen Variablen Leitungselementen{

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FIGUR 2 die Vorderansicht der Schulungshydraulik ohne variable Leitungselemente;

FIGUR 3 die Vorderansicht der Schulungshydraulik mit einer Übungsschaltung, welche durch Anbringung von Haftstreifen dargestellt ist;

Wie aus den Figuren 1 bis 3 hervorgeht, ist die Schulungshydraulik-Anlage ist so aufgebaut, daß die Hydraulikgeräte und Hydraulik-Schaltungen für die einzelnen Übungen nicht montiert werden müssen, sondern bereits fertig montiert und verrohrt sind. Die Anordnung läßt eine Vielzahl von Schaltungen zu, welche durch einfaches Umschalten von Absperrventilen eingerichtet werden können. Damit ist es leicht, schnell und ohne jede Ölverschmutzung möglich, die einzelnen Übungen vorzubereiten.

Die zu den Übungen erforderlichen typischen Hydraulikgeräte sind auf der Frontseite der Tafel in flächig aufgelöster SchaltUiigsdai/stellung angebracht, während sich die praxisgerechte Verrohrung auf der Rückseite der Tafel befindet. Die Hydraulik-Komponenten können entweder als einzelne Geräte zur Darstellung der hydraulischen Funktion verwendet werden oder als Elemente einer wählbaren Hydraulik-Schaltung für die Betätigung typischer Hydraulik-Verbraucher wie Hydrozylinder und Hydromotor. Die Hydraulik-Verbraucher können durch gekoppelte Belastungseinheiten so hoch belastet werden, wie es ihrem wirklichen Arbeitsvermögen entspricht. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, Übungen durchzuführen, die den Erfordernissen entsprechen, wie sie von der Praxis gestellt werden.

Dem Schaltplan entsprechend ist die Hydraulik-Schaltung für die jeweilige Übung durch abnehmbare, gleichlange und magnetisierte Stfei£en auf deif Gefätewänd der Tafel dargestellt.

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\ So zeigt die Figur 1 die Tafel in Vorderansicht mit den einzelnen

' hydraulischen Geräten in einer systematischen Anordnung, wobei alle

variablen Leitungen im Schaltbild auf der Tafel eingefügt sind, so daß alle möglichen Leitungsverbindungen zu den vorhandenen hydraulischen

Geräten veranschaulicht sind.

^f Die Figur 2 zeigt die Tafel in Vorderansicht mit d.&lgr; einzelnen

hydraulichen Geräten in einer systematischen Anordnung, wobei alle variablen Leitungen im Schaltbild auf der Tafel 1 entfernt sind, so iaß

\ die Ausgangsposition für eine Übungsschaltung ersichtlich ist.

Durch diese Darstellung der simulierten Schaltung wird auch die Bedienung der Anlage und das Verständnis dafür erheblich erleichtert. Sehr wichtig ist dabei, daß man in der Lage ist, den gewählten Verlauf des Betriebsmittels darzustellen, einerlei, ob es sich dabei um die

Beaufschlagung eines einzelnen Hydraulik-Gerätes handelt oder um das • Zusammenwirken mehrerer Geräte zu einer Hydraulik-Schaltung. Nicht

zuletzt wird den Auszubildenden durch diese Möglichkeit der Umgang mit

Schaltplananordnungen mühelos nahegebracht.

An den wichtigen Punkten der Hydraulik-Schaltung sind Meßanschlüsae für die Messungen von Druck und Volumenstrom angebracht. Die Druckmessungen erfolgen über das bewährte, einfach zu bedienende Minimeßsystem und die Volumenstrom-Messungen über die dafür vorgesehenen Anschlußstellen, welche mit entsprechenden Meßgeräten verbunden werden.

Die fertig montierte Gerätewand ist aufgeteilt in mehrere Funktionsmodule, die untereinander und gegeneinandr austauschbar sind und somit eine flexible Handhabung und eine nachträgliche Erweiterung der Ausstattung ermöglichen.

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Die Bezeichnungen der Funktions-Module» weihe in den Figuren 1 bis 3 dargestellt sind, lauten&iacgr;

Funktionsmodul Hydraulik-Aggregat 1 (Basisteil)» Funktionsmodul Hydraulik-Pumpe 2,

Funktionsmodul Hydraulik-Richtungssteüerung 3₍ Funktionsmodul Hydraulik-Ventile 4,

Funktionsmodul Hydraulik-Zylinder 5,

Funktionsmodul Hydraulik-Mötor 6 (austauschbar gegen Fuhktionsmodul 5), Funktionsmodul Hydraulik-Speicher 7 (austauschbar gegen Funktionsmodul

Durch die Möglichkeit, die Funktionsmodule in unterschiedlichen Zusammenstellungen miteinander zu kombinieren, sind große Variations- [&iacgr; möglichkeiten innerhalb einer Anlage gegeben. k

Die Schulungshydraulik-Anlagen sind komplett montiert und können mit Roller, versehen, auch als fahrbare Einheiten verwendet werden. Die -' Abmessungen gestatten den mühelosen Transport auch durch normale Zimmertüren* Das Aufstellen und Demonstrieren in Vorlesungsräumen ist ^

wegen der fest vorrohrten Ausführung bei der Vorrichtung nach der Erfindung unproblematisch.

Das Funktionsmodul Hydraulikpumpe 2 wird unten in die Gerätewand J

eingesetzt und schließt damit den Rahmen hinter dem Funtionsmodul ^F

Pumpenaggregat, welches als Einfach— oder Doppel—Pumpe ausgebildet f

sein kann. <

Eingebaut im Funktionsmodul Hydraulik-Pumpe 2 sind 1 bzw. 2 Stück Manometer 100 0 0..160 bar, an denen der jeweilige Pumpendruck ständig angezeigt wird. Das Funktionsmodul-Hydraulikpumpe gehört zur Grundausstattung und kann nicht gegen andere Funktionsmodule ausgetauscht werden.

Das Funktionsmodul Richtungssteuerung 3 ist in der Normalausführung mit

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einem 4/3-WegeVenti!) ausgestattet, Welches je nach Bedarf mit unterschiedlichen Schaltfunktionen und Betätigungen geliefert werden kann j Dieses Wegevenil dient u.a. zur Richtungssteuerung des von der Pumpe geforderten Volumenstromes* Es ist auf einer Anschlußplatte montiert und daher leicht auswechselbar.

Weiterhin sind zwei Meßanschlüsse vorgesehen, an denen man Meßgeräte für Volumenstfom, Druck und Temperatur anschließen kann* Das Funktionsmodul Richtungssteuerung 3 kann auch mit anderen Ventilausfuhrungen ausgestattet werden (Sitz-Ventile, Cartridge-Ventile, Block-Wegeventile, Proportional-Ventiie usw.) und kann je nach Aufgabenstellung auf eine andere Position innerhalb der Gerätewand gesetzt werden.

Auf dem Funktionsmodul-Hydraulikventile A sind alle typischen, in der Hydrauliktechnik verwendeten Ventile montiert. Man kann durch einfaches Umschalten von Sperrventilen entweder die Funktion eines Einzelgerätes darstellen oder im Zusammenhang mit dem Funktionsmodul-Richtungssteuerung 3 und einem der Funktionsmodule Hydraulikverbraucher (Hydraulik-Zylinder 5 oder Hydraulik-Motor 6) das Zusammenwirken mehrerer Hydraulik-Geräte zu einer Hydraulik-Schaltung zeigen.

Das Funktionsmodul Hydraulikventile 4 kann je nach Aufgabenstellung innerhalb der Tafel auf eine andere Position gesetzt oder z.B. gegen das Funktionsmodul-Hydrospeicher 7 ausgetauscht werden.

Das Funktionsmodui^Hydrauiik-*-Zylinder 5 ist in zwei Ausführungen einsetzbar, nämlich

1. Mit einem Arbeitszylinder

2. Mit einem Arbeits- und einem Belastungs-Zylinder.

Der Belastungs-Zylinder dient zur echten, von den technischen Werten her gesehen wirklichkeitsgetreuen drückenden oder ziehenden Belastung des Arbeits-Zylinders.

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Im Zusammenhäng mit i&inem Doppel-Pumpenaggfegatt hat man sogar die Möglichkeit» aktive drückende bzw* ziehende Lasten zu erzeugen.

Das Funktionsmodul Hydraulik-Zylinder 5 kann gegen das Funktionsmodul Hydraulik-Motor 6 ausgetauscht werden und erlaubt im Zusammenhang itsit

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Hydraulik-Ventile 4 oder Funktionsmodul Hydraulik-Speicher 7 eine leichte und einfache Darstellung entsprechender Hydraulik-Schaltungen.

Das Funktionsmodul Hydraulik-Motör 6 ist in zwei Ausführungen einsetzbar, nämlich

1. Mit einem Arbeifcs-Motor

2. Mit einem Arbeis-Motor und einer Belastungspumpe

Die Belastungspumpe dient zur echten, von den einstellbaren technischen Werten her gesehen wirklichkeitsgetreuen Belastung des reversierbaren Hydraulik-Motors 6. Im Zusammenhang mit einem Doppel-Pumpen-Aggregat hat man sogar die Möglichkeit, aktive Lasten nach beiden Drehrichtiiiigen zu erzeugen.

Das Funktionsmodul Hydraulik-Speicher 7 umfaßt alle notwendigen Komponenten um die Wirkungsweise eines Hydraulik-Speichers innerhalb •iner Anlage zu demonstrieren. Es sind zwei Ausführungen einsetzbar, nämlich

1. Mit mechanischer Speicheraufladung (Speicherladeventil),

2. Mit mechanischer und elektrischer Speicherladeschaltung (Speicher-Ladeventil und elektrisch betätigtes Wegeventil mit Druckschalter-Steuerung).

Das Funktionsmodul Hydraulik-Speicher 7 ist gegen das Funktionsmodul Hydraulik—Ventile 4 austauschbar upd gestattet im Zusammenhang mit dem Funktionsmodul Richtungs-Stauerung 3 und dem Funktionsmodul Hydraulik-Zylinder 5 auf einfache Weise die Funktions-Darstellungen einer Hydraulik-Speicheranlage. .. .

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Claims

I 1 It ·· 11 11(4 &igr; t i &agr; - j a s Ji .) ta ·· LB 8791 SCHUTZANSPRÜCHE

1. Schulungshydraulik zur anschaulischen Darstellung fluidischer Vorgänge und Funktionen für Lehrzweuke zur Aus- und Weiterbildung unter Verwendung handelsüblicher fluidischer Geräte einschließlich Arbeits— und Belastungsmotor (Linear- oder Rotationsmotor) sowie Verbindungselemente, mit einem auf Rollen fahrbaren Grundrahmen und einer darauf vertikal angeordneten Tafel, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Seite (Vorderseite) der Tafel eine Auswahl typischer fluidischer Geräte in einer systematischen Anordnung befestigt sind, deren Zu- und Ableitungen auf der anderen Seite (Rückseite) der Tafel in einer funktionsfähig fest montierten Universalscbaltung fluidisch verbunden sind und durch auf der Rückseite der Tafel angeordnete und bedienbare Sperrventile zu verschiedenen Funktionsschaltuügen zusammenstellbar sind.

2. Schulungshydraulik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Vorderseite der Tafel eine simulierte Leitungsführu..« unter Einschluß der für die jeweilige Schaltung erforderlichen fluidischen Geräte mittels leicht entfernbarer Haftstreifen darstellbar ist.

3. Schulungshydraulik nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderseite der Tafel eisenmetallisch ausgebildet ist und die der Leitungssimulation dienenden Haftstreifen Magnethaftstreifen sind.

4. Schulungshydraulik nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der Leitungssimulation dienenden Haftstreifen untereinander eine gleiche Länge aui«eisen.

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5. Schulungshydraulik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tafel aus zusammensetzbaren und unter— und gegeneinander austauschbaren Tafelteilen besteht, auf denen jeweils entsprechend ihrer Funktion zu Funktionsmodulen zusammengestellte Gruppen fluidischer Geräte angeordnet sind, wobei die FunktionFmodule mit auf anderen Tafelteilen benachbart angeordneten Modulen jeweils mitteis einer Zu— und Ableitung funktionsfähig verbindbar sind,

6. Schulungshydraulik nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Funktionsmodul mindestens ein fl'iidicches Gerät aufweist und die Verbindung zu benachbart angeordneten Modulen mittels flexibler Leitungen durchführbar ist.

7. Schulungshydraulik nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese handelsübliche Armaturen zum Anschluß ebenfalls handelsüblicher fluidischer Meßgeräte aufweist.

8. Schulungshydraulik nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsverbindungen an vorbestimmten Stellen Anschlüsse zur Schaltung definierter und simulierter Fehler und Funktionsstörungen mittels fest eingestellter oder verstellbarer Drossele¹emente aufweisen.

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