DE2818864A1 - HYDRAULIC CIRCUIT ARRANGEMENT WITH A SAFETY VALVE - Google Patents

HYDRAULIC CIRCUIT ARRANGEMENT WITH A SAFETY VALVE

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Description

Hydraulische Schaltungsanordnung mit einem SicherheitsventilHydraulic circuit arrangement with a safety valve

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Schaltungsanordnung mit einem Steuerventil und einem damit zu betätigenden hydraulischen Aggregat, und mit einem Sicherheitsventil innerhalb der Verbindungsleitung zwischen dem Ventil und dem Aggregat, das bei einem Leitungsbruch das Aggregat absperrt.The invention relates to a hydraulic circuit arrangement with a control valve and one to be actuated therewith hydraulic unit, and with a safety valve within the connection line between the valve and the unit, that shuts off the unit in the event of a line break.

Der Einsatz von Sicherheitsventilen bei hydraulischen Schaltungsanordnungen zur Vermeidung von Folgeschäden im Falle eines Leitungsbruches sind bekannt. Insbesondere werden derartige Sicherheitsventile bei Anordnungen verwendet, bei denen eine Last oder dergleichen hydraulisch angehoben wird. Damit nicht im Falle eines Leitungsbruches die Last unkontrolliert herabstürzt, wird in unmittelbarer Nähe des hydraulischen Betätigungsaggregates das Sicherheitsventil angeordnet, das den Ausfluß von Hydraulikflüssigkeit aus dem Aggregat durch Absperren der Leitungen verhindert.The use of safety valves in hydraulic circuit arrangements to avoid consequential damage in the event of a problem a line break are known. In particular, such safety valves are used in arrangements in which a Load or the like is raised hydraulically. So that the load does not fall in an uncontrolled manner in the event of a line break, the safety valve is arranged in the immediate vicinity of the hydraulic actuation unit, which prevents the outflow of hydraulic fluid from the unit by shutting off the lines.

Bei den bekannten Sicherheitsventilen hängt der Schaltzustand von einem vorgegebenen Strömungsverhältnis ab, das mit Hilfe von kalibrierten Bohrungen, die innerhalb von Steuerflächen angeordnet sind, registriert wird. Bei Abweichungen von dem vorgegebenen Verhältnis treten an den Steuerflächenunausgeglichene Differenzdrücke auf, die das Schließen des Sicherheitsventiles bewirken.In the case of the known safety valves, the switching state depends on a predetermined flow ratio that is associated with With the help of calibrated bores, which are arranged within control surfaces, is registered. If there are deviations from the predetermined ratio occur on the control surfaces unbalanced Differential pressures that cause the safety valve to close.

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Eine derartige Registrierung mit Hilfe von kalibrierten Bohrungen ist aus mehreren Gründen nachteilig. Damit überhaupt bei relativ geringen Hydraulikströmen bereits ein sicheres Ansprechen der Ventile vorhanden ist, müssen die kalibrierten Bohrungen recht klein sein, wodurch es bei großen Hydraulikströmen, also beim Übertragen einer großen Leistung, zu erheblichen Verlusten kommt. Wenn andererseits die Verluste durch Vergrößern der Bohrungen vermindert werden sollen, reicht das Ansprechen bei geringen Hydraulikströmen nicht aus, so daß trotz eines Leitungsbruches der erwünschte Effekt des Absperrens ausbleiben kann. Auch müssen oftmals die Abweichungen von einem vorgegebenen Strömungsverhältnis bis zum Ansprechen des Sicherheitsventiles so groß sein, daß die Schutzfunktion nicht gewährleistet ist.Such a registration with the help of calibrated Drilling is disadvantageous for several reasons. This means that even with relatively low hydraulic flows, there is a reliable response of the valves is available, the calibrated bores must be quite small, which means that with large hydraulic flows, so when transmitting a large amount of power, there is considerable loss. If, on the other hand, the losses by enlarging the bores are to be reduced, the response at low hydraulic flows is not sufficient, so that despite In the event of a line break, the desired shut-off effect may not materialize. Often the deviations from a predetermined flow ratio must be so large until the safety valve responds that the protective function is not guaranteed is.

Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, eine hydraulische Schaltungsanordnung mit einem Sicherheitsventil zu schafffen, die bei unterschiedlichen Hydraulikströmen ein sicheres Ansprechen des Sicherheitsventils gewährleistet.It is therefore the object of the invention to provide a hydraulic circuit arrangement with a safety valve which A reliable response of the safety valve is guaranteed in the case of different hydraulic flows.

Die Erfindung wird darin gesehen, daß das Sicherheitsventil einen Schließkolben zum Absperren der Durchgangsleitung aufweist, daß zwei hydraulischen Sensoren zur Erfassung des' Hydraulikstromes von dem Steuerventil zu dem Aggregat in einem Abstand voneinander an der Verbindungsleitung angeschlossen sind, daß jeder Sensor einen mit Hilfe eines Steuerkolbens in seinem freien Durchgangsquerschnitt in Abhängigkeit des Hydraulikstromes veränderbaren Durchgangskanal aufweist, und daß die Durchgangskanäle mit Hilfe von Leitungen in der Weise an dem Sicherheits- \ ventil angeschlossen sind, daß bei voneinander verschiedenenen i Strömungen durch die Sensoren der Schließkolben des Sicherheits- ιThe invention is seen in the fact that the safety valve has a closing piston for shutting off the through line, that two hydraulic sensors for detecting the 'hydraulic flow from the control valve to the unit are connected to the connecting line at a distance from one another, that each sensor has one with the aid of a control piston has in its free passage cross section in dependence on the hydraulic flow variable passageway, and that are connected to the through channels by means of conduits in the manner to the safety \ valve that in each other! Various i flows through the sensors of the closing piston of the safety ι

ι ventils die Verbindungsleitungen zu dem Aggregat absperrt.ι valve shuts off the connecting lines to the unit.

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Bei der Erfindung wird also die Erfassung des jeweiligen Hydraulikstromes mit Hilfe von im Querschnitt variablen Öffnungen vorgenommen, die sich selbsttätig an die Größe des Stromes anpassen, also diesen nur unwesentlich behindern können. Dennoch ist ein sensibles Ansprechen auch bei geringen Hydraulikströmen gewährleistet, da für geringe Hydraulikströme auch nur eine Öffnung mit einem geringen freien Durchgangsquerschnitt vorhanden ist, so daß ein genügend großer Druckabfall zur Registrierung einer Stromänderung vorhanden ist. Im Falle einer derartigen Druckänderung wird über entsprechende Verbindungsleitungen der Schließkolben des Sicherheitsventiles aus seiner Grundstellung, in der das Ventil freien Durchgang hat, in die Schließstellung verschoben, wodurch das nachgeschaltete hydraulischen Aggregat abgesperrt ist. Wegen der sich selbsttätig anpassenden Öffnung innerhalb der Sensoren ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung besonders vorteilhaft*verwendbar, wenn große Hydraulikströme mit geringem Druck auftreten. Gegenüber Anordnungen mit vorgegebenen Öffnungen entstehen insbesondere keine Leistungsverluste.In the invention, the respective hydraulic flow is detected with the aid of openings with variable cross-section made, which adapt automatically to the size of the current, so can only insignificantly hinder it. Yet a sensitive response is guaranteed even with low hydraulic flows, since only one for low hydraulic flows Opening with a small free passage cross-section is present, so that a sufficiently large pressure drop for registration a change in current is present. In the event of such a change in pressure, the Closing piston of the safety valve from its basic position, in which the valve has free passage, into the closed position shifted, whereby the downstream hydraulic unit is shut off. Because of the automatically adapting opening The circuit arrangement according to the invention can be used particularly advantageously * within the sensors when large hydraulic flows occur with low pressure. In particular, there are no power losses compared to arrangements with predetermined openings.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. Die Figur zeigtThe invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment that is shown in the drawing. The figure shows

die schematische Darstellung einer hydraulischen Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung.the schematic representation of a hydraulic circuit arrangement according to the invention.

Die in der Figur dargestellte Schaltungsanordnung besteht aus einer Pumpe 10, aus einem Vier-Wege-Steuerventil 11, zwei hydraulischen Sensoren 12 und 13, einem Sicherheitsventil und aus einem hydraulischen Aggregat 16, das in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in Form einer Kolben-Zylinder-Einheit vorhanden ist. Der Kolben-Zylinder-Einheit 16 ist eine KolbenstangeThe circuit arrangement shown in the figure consists of a pump 10, a four-way control valve 11, two hydraulic sensors 12 and 13, a safety valve and from a hydraulic unit 16, which in the embodiment shown is in the form of a piston-cylinder unit is. The piston-cylinder unit 16 is a piston rod

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17 zugeordnet, mit der durch entsprechende Betätigung des Steuerventils 11 eine Last 18 angehoben bzw. verschoben wird.17 assigned, with the corresponding actuation of the control valve 11 a load 18 is raised or shifted.

Der Zweck dieser Schaltungsanordnung besteht darin, daß im Falle eines Leitungsbruches innerhalb der einen, von der Pumpe zur Kolbenbodenseite der Kolben-Zylinder-Einheit 16 führenden und beim Ausfahren der Kolbenstange 17 beaufschlagten Verbindungsleitung 19 die Einheit 16 mit Hilfe des Sicherheitsventiles abgesperrt wird, damit sich die Last 18 nicht unkontrolliert bewegt und dadurch eine Gefahr heraufbeschwört. Dazu sind innerhalb der Verbindungsleitung 19, die aus den Abschnitten 22, 23, 24, 26 sowie 27 und 28 besteht, die beiden Sensoren 12 und und das Sicherheitsventil 14 in Serie geschaltet. Außerdem ist noch eine zweite Verbindungsleitung 21 (in gestrichelten Linien dargestellt) zwischen der Pumpe und der Kolbenstangenseite der Kolben-Zylinder-Einheit 16 vorhanden, die beim Einfahren der Kolbenstange 17 beaufschlagt wird. Da aber davon ausgegangen werden kann, daß im allgemeinen lediglich bei ausgefahrener Kolbenstange 17 ein unkontrolliertes Zusammenschieben der Kolben-Zylinder-Einheit 16 vermieden werden muß, genügt es, nur die Leitung 19 mit einem Sicherheitsventil und den zugehörigen Sensoren auszustatten.The purpose of this circuit arrangement is that in the event of a line break within one of the Pump leading to the piston crown side of the piston-cylinder unit 16 and the connecting line acted upon when the piston rod 17 is extended 19 the unit 16 is shut off with the aid of the safety valve so that the load 18 does not become uncontrolled moves and thereby conjures up a danger. For this purpose, within the connecting line 19, which consists of sections 22, 23, 24, 26 as well as 27 and 28 consists, the two sensors 12 and and the safety valve 14 connected in series. Also is still a second connecting line 21 (shown in dashed lines) between the pump and the piston rod side of the Piston-cylinder unit 16 present, which when retracting the Piston rod 17 is acted upon. But since it can be assumed that in general only when extended Piston rod 17 uncontrolled pushing together of the piston-cylinder unit 16 must be avoided, it is sufficient to only use the To equip line 19 with a safety valve and the associated sensors.

Durch jeden Sensor 12 und 13 sowie durch das Sicherheitsventil 14 geht der gesamte Zustrom beim Ausfahren der Kolbenstange 17 hindurch, so daß jeder Sensor jeweils die gesamte zuströmende Hydraulikmenge registriert. Bei unterschiedlichen, jeweils von den Sensoren 12 und 13 registrierten Hydraulikströmen durch die Sensoren hindurch kommt es innerhalb des Sicherheitsventils 14 zur Störung eines Gleichgewichtes, wodurch die Kolben-Zylinder-Einheit 16 abgesperrt wird.Through each sensor 12 and 13 and through the safety valve 14 goes through the entire inflow when extending the piston rod 17, so that each sensor in each case the entire incoming hydraulic volume registered. With different hydraulic flows registered by the sensors 12 and 13 Through the sensors, an equilibrium is disturbed within the safety valve 14, as a result of which the piston-cylinder unit 16 is locked.

Im einzelnen ist dazu innerhalb eines Ventilgehäuses 29 ein Schließkolben 31 vorgesehen, der in seiner mit Hilfe einer Feder 33 eingehaltenen Grundstellung einen Durchgang 32 freigibt. Dieser verbindet einen Eingang 27 und einen Ausgang 28 miteinander, die Teil der Leitung 19 sind. Der Schließkolben 31 trägt zwei Kolben 34 und 36 mit jeweils zwei beaufschlagten Seiten, wobei jeder Kolben innerhalb einer Kammer 37 bzw. 38 dichtend hin- und hergleiten kann. Zu den beiden Kammern 37 und 38 führen auf jeder beaufschlagten Kolbenseite jeweils Anschlüsse 39 und 41 bzw. 42 und 43, wobei die beiden erstgenannten Anschlüsse über Leitungen 44 und 46 mit den Eingängen 24 und 22 der Sensoren 13 und 12 verbunden sind, während der Anschluß 42 über die Leitung 47 mit dem Ausgang 23 des Sensors 12 und der Anschluß 43 mit dem Ausgang 28 des Sicherheitsventils 14 über die Leitung 48 verbunden ist. Diese letztgenannte Verbindung ist gleichbedeutend mit einer Verbindung des Anschlusses 43 direkt an dem Ausgang 26 des Sensors 13, da das Sicherheitsventil 14 in seiner Grundstellung durchgängig ist.In detail, a closing piston 31 is provided within a valve housing 29, which in its with the help of a Spring 33 maintained basic position releases a passage 32. This connects an input 27 and an output 28 with each other, which are part of the line 19. The closing piston 31 carries two pistons 34 and 36 each with two pressurized sides, each piston sealing within a chamber 37 and 38, respectively can slide back and forth. Connections 39 and lead to the two chambers 37 and 38 on each loaded piston side 41 or 42 and 43, the two first-mentioned connections via lines 44 and 46 to the inputs 24 and 22 of the sensors 13 and 12 are connected, while the connection 42 via the line 47 with the output 23 of the sensor 12 and the connection 43 with the output 28 of the safety valve 14 is connected via the line 48. This latter connection is synonymous with a connection of the connection 43 directly to the output 26 of the sensor 13, since the safety valve 14 is in its basic position is consistent.

Innerhalb der Sensoren 12 und 13 sind Kanäle 52 und 53 bzw. 54 und 56 vorgesehen,die Durchgänge 49 bzw. 51 bilden, wobei der freie Durchgangsquerschnitt jeweils mit Hilfe eines Steuerkolbens 58 beeinflußt wird, der eine gekrümmte Steuerfläche 62 aufweist. Er wird jeweils mit Hilfe einer Feder 59 in seiner Grundstellung gehalten, in der der minimale freie Durchgangsquerschnitt vorhanden ist. Gegen diese Feder 59 wirkt eine weitere Feder 61, die aber schwächer ist und nur' die Veränderung der Steuerkolbenstellung in Richtung auf einen maximalen freien Durchgangsquerschnitt unterstützt, nicht jedoch von sich aus be- ■ wirkt.Channels 52 and 53 or 54 and 56 are provided within sensors 12 and 13, which form passages 49 and 51, respectively the free passage cross-section is influenced in each case with the aid of a control piston 58 which has a curved control surface 62 having. It is held in its basic position with the aid of a spring 59, in which the minimum free passage cross-section is available. Against this spring 59, another spring 61 acts, but it is weaker and only 'changes the Control piston position is supported in the direction of a maximum free passage cross-section, but not by itself works.

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Die Abmessungen der beiden Sensoren 12 und 13 sind gleich/ was ebenso für die beaufschlagten Seiten der Kolben und 36 des Sicherheitsventils 14 gilt. Innerhalb jedes Sensors 12 und 13 findet also bei der Betätigung der Kolben-Zylinder-Einheit 16 mit Hilfe des Steuerventiles 11 derselbe Druckabfall statt. Das ist gleichbedeutend damit, daß in der Leitung 46, die von dem Eingang 22 des Sensors 12 abzweigt, ein Zulaufdruck herrscht, während in der Leitung 47, die von dem Ausgang 23 desselben Sensors abgezweigt ist, bezogen auf diesen Sensor ein Ablaufdruck besteht. Entsprechendes gilt für die Leitungen 44 und 48, bezogen auf den Sensor 13. Da der Druckabfall bei jedem Sensor gleich ist, herrscht auch an dem Schließkolben 31 des Sicherheitsventils 14 über die vier Anschlüsse 39, 41, 42 sowie 43 ein Gleichgewicht, das den Schließkolben in seiner dargestellten Grundstellung beläßt. Sobald jedoch innerhalb der Leitung 19 zwischen den beiden Sensoren 12 und 13 ein Leitungsbruch auftritt, sind die Druckabfälle bei jedem Sensor unterschiedlich, was unmittelbar mit Hilfe der Leitungen 44, 46, 47 und 48 als unterschiedliche Drücke auf den Schließkolben 31 mit seinen Kolben 34 und 36 übertragen wird. Entsprechend des gestörten Gleichgewichtes an diesem Schließkolben wird er aus einer dargestellten rechten Position in eine linke Position gegen die Wirkung der Feder 33 verschoben, so daßder Durchgang 32 durch das Sicherheitsventil 14 verschlossen ist.The dimensions of the two sensors 12 and 13 are the same / what is the same for the acted upon sides of the pistons and 36 of the safety valve 14 applies. So within each sensor 12 and 13 takes place when the piston-cylinder unit is actuated 16 the same pressure drop takes place with the aid of the control valve 11. This is equivalent to the fact that in line 46, which branches off from the input 22 of the sensor 12, an inlet pressure prevails, while in the line 47, which is branched off from the output 23 of the same sensor, based on this sensor There is discharge pressure. The same applies to lines 44 and 44 48, related to sensor 13. Since the pressure drop for each sensor is the same, also prevails on the closing piston 31 of the safety valve 14 via the four connections 39, 41, 42 and 43 Balance that leaves the closing piston in its basic position shown. However, as soon as within the line 19 a line break occurs between the two sensors 12 and 13, the pressure drops are different for each sensor, which is directly indicated by means of lines 44, 46, 47 and 48 as different Pressures on the closing piston 31 with its piston 34 and 36 is transmitted. According to the disturbed equilibrium on this closing piston it is moved from a shown right position to a left position against the action of the Spring 33 displaced so that the passage 32 through the safety valve 14 is closed.

Im einzelnen bleibt in der Leitung 46 ein gewisser Druck aufrechterhalten, der der rechten beaufschlagten Seite des linken Kolbens 34 zugeführt wird. Wegen des Leitungsbruches in der Leitung 19 zwischen den beiden Sensoren steht in der Leitung 44, die der linken Seite des linken Kolbens 34 zugeführt ist, ein geringerer Druck zur Verfügung, so daß der Schließkolben in der beschriebenen Weise nach links verschoben wird. In derIn particular, a certain pressure is maintained in the line 46, that of the right side of the acted upon left piston 34 is supplied. Because of the line break in line 19 between the two sensors is in the line 44, which is fed to the left side of the left piston 34, has a lower pressure available, so that the closing piston is shifted to the left in the manner described. In the

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geschlossenen Stellung sperrt das Sicherheitsventil den Ausgang 28 vollkommen ab, so daß die Kolben-Zylinder-Einheit 16 trotz aufliegender Last 18 nicht zusammengeschoben werden kann.closed position, the safety valve blocks the output 28 completely, so that the piston-cylinder unit 16 despite lying load 18 can not be pushed together.

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Claims (6)

1888418884 EIKENBERG & BRÜMMERSTEDTEIKENBERG & BRÜMMERSTEDT PATENTANWÄLTE IN HANNOVERPATENT LAWYERS IN HANOVER J. I. Case Company 105/34J. I. Case Company 105/34 PatentansprücheClaims (j/. Hydraulische Schaltungsanordnung mit einem Steuerventil und einem damit zu betätigenden hydraulischen Aggregat, und mit einem Sicherheitsventil innerhalb der Verbindungsleitung zwischen dem Ventil und dem Aggregat, das bei einem Leitungsbruch das Aggregat absperrt, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitsventil (14) einen Schließkolben (31) zum Absperren der Durchgangsleitung (32) aufweist, daß zwei hydraulische Sensoren (12, 13) zur Erfassung des Hydraulikstromes von dem Steuerventil (12) zu dem Aggregat (16) in einem Abstand voneinander an der Verbindungsleitung (19) angeschlossen sind, daß jeder Sensor einen mit Hilfe eines Steuerkolbens (58) in seinem freien Durchgangsquerschnitt in Abhängigkeit des Hydraulikstromes veränderbaren Durchgangskanal (49, 53; 54, 56) aufweist, und daß die Durchgangskanäle mit Hilfe von Leitungen (44, 46, 47) in der Weise an dem Sicherheitsventil angeschlossen sind, daß bei voneinander verschiedenen Strömungen durch die Sensoren der Schließkolben des Sicherheitsventils die Verbindungsleitung zu dem Aggregat absperrt. (j /. Hydraulic circuit arrangement with a control valve and a hydraulic unit to be operated with it, and with a safety valve within the connecting line between the valve and the unit, which shuts off the unit in the event of a line break, characterized in that the safety valve (14) has a closing piston (31) for shutting off the through line (32) has that two hydraulic sensors (12, 13) for detecting the hydraulic flow from the control valve (12) to the unit (16) are connected to the connecting line (19) at a distance from one another, that each sensor has a through-passage (49, 53; 54, 56) which can be changed in its free passage cross-section as a function of the hydraulic flow with the aid of a control piston (58), and that the through-passages with the aid of lines (44, 46, 47) in the manner are connected to the safety valve that with different flows through the sensors of the closing piston n of the safety valve shuts off the connection line to the unit. 8D9B44/1059 ORIGINAL INSPECTED8D9B44 / 1059 ORIGINAL INSPECTED 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkolben (31) des Sicherheitsventils (14) in einem Ventilgehäuse (29) zum Absperren der Verbindungsleitung (19) verschiebbar ist und daß er mit zwei Kolben (34, 36) mit jeweils zwei beaufschlagten Seiten versehen ist, wobei das Ventilgehäuse Anschlüsse (39, 41, 42, 43) zu jeder Kolbenseite aufweist. 2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the closing piston (31) of the safety valve (14) is displaceable in a valve housing (29) for shutting off the connecting line (19) and that it has two pistons (34, 36) each with two acted upon sides is provided, wherein the valve housing has connections (39, 41, 42, 43) to each piston side. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (12, 13), bezogen auf die Verbindungsleitung (19), jeweils in unmittelbarer Nachbarschaft zu dem Sicherheitsventil (14) bzw. zu dem Steuerventil (12) angeordnet sind.3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the sensors (12, 13), based on the connecting line (19), are each arranged in the immediate vicinity of the safety valve (14) or the control valve (12). 4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (12, 13) in Serie geschaltet sind und der gesamte Hydraulikstrom durch sie hindurchgeht.4. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the sensors (12, 13) are connected in series and the entire hydraulic flow passes through them. 5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (58) in jedem Sensor (12, 13) mit Hilfe einer Feder (59) in seine Grundstellung gedrückt wird, in der der freie Durchgangsquerschnitt minimal ist.5. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the control piston (58) in each sensor (12, 13) is pressed with the aid of a spring (59) into its basic position in which the free passage cross-section is minimal. 6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkolben (31) des Sicherheitsventils (14) mit Hilfe einer Feder (33) in seine Grundstellung gedrückt wird, in der die Durchgangsleitung (32) freigegeben ist.6. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the closing piston (31) of the safety valve (14) is pressed with the aid of a spring (33) into its basic position in which the through line (32) is released. - Beschreibung -- Description - 8Π9ΡA A/10598Π9ΡA A / 1059
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