DE3003589A1

DE3003589A1 - Hydraulische versorgungseinrichtung

Info

Publication number: DE3003589A1
Application number: DE19803003589
Authority: DE
Inventors: Willy 4712 Werne Kussel; Walter 4600 Dortmund Weirich
Original assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Current assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Priority date: 1980-02-01
Filing date: 1980-02-01
Publication date: 1981-08-06
Also published as: FR2475153B1; PL229460A1; GB2068467A; GB2068467B; PL135370B1; FR2475153A1; JPS56124707A

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Versorgungseinrichtung mit einer Mehrzahl an Kolben-Zylinder-Einheiten zur Einspeisung in die zu hydraulischen Verbrauchern führenden Druckleitungen, insbesondere zur Beaufschlagung hydraulischer Verbraucher mit einer Öl-Wasser-Emulsion in Bergbau-Untertagebetrieben, in Betrieben zur Errichtung unterirdischer Bauwerke u.dgl.

Hydraulische Versorgungseinrichtungen, bei denen eine Vielzahl hydraulischer Verbraucher, insbesondere hydraulischer Arbeitszylinder, mit hydraulischem Druckmedium versorgt werden müssen, werden z«B. in untertägigen Gewinnungsbetrieben oder auch beim Vortrieb unterirdischer Bauwerke, wie Tunnel, Stollen, Strecken u.dgl., mittels Vortriebs- oder Messerschilde benötigt. In untertägigen Gewinnungsbetrieben wird als Hochdruckmedium anstelle des

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sonst üblichen Drucköls eine Ül-Wasser-Emulsion verwendet, die von einer groß bauenden Kolbenpumpe auf den erforderlichen Betriebsdruck von etwa 300 bis 500 bar gebracht wird. Sofern mit Drucköl gearbeitet wird, kann anstelle einer langsamlaufenden Kolbenpumpe auch eine schneilaufende Radialkolbenpumpe od.dgl. verwendet werden. Bei Verwendung von Drucköl besteht allerdings im Falle von Leitungsbrüchen oder sonstigen Leckagen die Gefahr einer Umweltverschmutzung und ~gefährdung.

In vielen Fällen stellt sich das Problem, die in einem Betrieb vorhandenen hydraulischen Arbeitszylinder, welche gleiche oder auch unterschiedliche Funktionen haben, einzeln oder gruppenweise mit dem hydraulischen Druckmedium zu beaufschlagen und dabei den Hub der Arbeitszylinder zu steuern, was durch dosierte Mengenbeaufschlagung der Arbeitszylinder mittels der KoIben-Zylinder-Einheiten erfolgen kann. In anderen Fällen besteht die Forderung, den Hub eines Arbeitszylinders oder einer Arbeitezylindergruppe nach Maßgabe des Hubes eines anderen Arbeitszylinders oder einer anderen Arbeitszylindergruppe zu steuern, der bzw. die gegebenenfalls selbst nicht in ihrem Hub gesteuert zu werden braucht. Beispielsweise ist es in Untertagebetrieben häufig erwünscht, den Vorschub der am Schreitausbau angeordneten Schiebekappen gegen den Abbaustoß in Abhängigkeit von dem Rückmaß der den Strebförderer oder eine Gewinnungsmaschinenführung rückenden Rückzylinder zu steuern, derart, daß die Schiebekappen stets bis dicht an den Abbaustoß herangeführt werden. Eine differenzierte Mengenbeaufschlagung ist gegebenenfalls auch bei den einen Strebförderer oder eine Gewinnungsmaschine rückenden Rückzylindern oder auch bei den Vorschubpressen eines Vortriebs- oder Messerschildes erwünscht, im letztgenannten Fall z.B. zur Durchführung von Steuerbewegungen.

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Aufgabe der Erfindung ist es, eine hydraulische Versorgungseinrichtung der eingangs genannten Art bei möglichst geringem Bauaufwand so auszugestalten, daß eine Mehrzahl oder Vielzahl hydraulischer Verbraucher, insbesondere hydraulischer Arbeitszylinder, entsprechend den jeweiligen betrieblichen Erfordernissen differenziert mit dem hydraulischen Druckmedium beaufschlagt werden kann, wobei als Druckmedium vorzugsweise eine Öl-Wasser-Emulsion Verwendung findet.

Die erfindungsgemäße Versorgungseinrichtung kennzeichnet sich dadurch, daß die Kolben-Zylinder-Einheiten Dosierzylinder für die differenzierte dosierte Mengenbeaufschlagung der einzelnen Verbraucher bilden und über eine gemeinsame Steuervorrichtung in der Zahl ihrer Dosierhübe steuerbar sind, und daß das Zylindervolumen der ein-. zelnen Kolben-Zylinder-Einheiten nur einen Bruchteil des geringsten Dosiervolumens beträgt, derart, daß für jede geforderte Dosiereenge jeweils eine Mehrzahl von Dosierhüben der Kolben-Zylinder-Einheiten erforderlich ist.

Bei der erfindungsgemäßen Versorgungseinrichtung bilden die Kolben-Zylinder-Einheiten demgemäß Dosierzylinder, mit welchen eine Mehr- oder Vielzahl hydraulischer Verbraucher, insbesondere Arbeitszylinder, entsprechend den unterschiedlichen betrieblichen Erfordernissen differenziert beaufschlagbar ist, wobei die Doslermenge mittels der gemeinsamen Steuervorrichtung bestimmbar ist. Dabei ist es von Bedeutung, daß die Kolben-Zylinder-Einheiten nur ein vergleichsweise geringes Dosier- bzw. Hubvolumenaufweisen, welches um ein Mehr- oder Vielfaches kleiner ist als die für den kleinsten erforderlichen Arbeitszylinderhub benötigte Flüssigkeitsmenge. Beispielsweise kann die Anordnung so getroffen werden, daß bei einem einzigen Dosierhub einer Kolben-Zylinder-Einheit der zugeordnete Arbeitszylinder einen äußerst geringen Hub von

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nur 2 mm oder auch nur 1 mm ausführt. Damit ist es möglich, für die Beaufschlagung einer Vielzahl an Verbrauchern äußerst klein bauende Kolben-Zylinder-Einheiten zu verwenden, die sich für alle zu versorgenden Verbraucher in einer Baueinheit zusammenfassen lassen, vorzugsweise derart, daß die Kolben-Zylinder-Einheiten gemeinsam eine Vielkolbenpumpe, insbesondere eine Vielkolben-Radialkolbenpumpe, bilden, welche als Vielstrompumpe mit einer Vielzahl an Druckauslässen ausgebildet ist, an welche die einzelnen Verbraucher anschließbar sind.

Die Anordnung läßt sich so treffen, daß die zu den einzelnen Verbrauchern führenden Druckleitungen der Kolben-Zylinder-Einheiten einzeln oder gruppenweise ein- und abschaltbar sind, um die angeschlossenen hydraulischen Verbraucher selektiv anzusteuern und/oder differenziert mit gleichen oder unterschiedlichen Mengen zu beaufschlagen. Die Steuervorrichtung läßt sich hierbei in zweckmäßiger Weise so ausbilden, daß sie hubzahlabhängige Steuerimpulse zur Umschaltung von in den Druckleitungen der Verbraucher angeordneten Schaltventilen liefert. Es empfiehlt sich, zumindest einem Teil der die Teilströme zu den Verbrauchern führenden Druckleitungen ein Schaltventil zuzuordnen, durch dessen Umschaltung der betreffende Teilstrom in den Rücklauf zurückführbar ist. Damit ist in einfacher Weise die Möglichkeit gegeben, die Verbraucher wahlweise einzeln oder in beliebigen Gruppen, gleichzeitig oder auch zeitlich nacheinander, mit dem hydraulischen Druckmedium dosiert zu beaufschlagen und dabei durch Umschaltung der Schaltventile auf Rücklauf die Verbraucher gleichzeitig oder auch nacheinander einzeln oder in Gruppen von den zugeordneten Kolben-Zylinder-Einheiten abzusperren. Die Schaltventile werden zweckmäßig über Steuerleitungen, z.B. elektrische Steuerleitungen, von der gemeinsamen Steuervorrichtung angesteuert, obwohl selbstverständlich auch eine hydraulische oder

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pneumatische Ansteuerung möglich ist. In besonders vorteil hafter Weise läßt sich die Anordnung so treffen, daß an der Steuervorrichtung die Hubzahl der die Verbraucher dosiert beaufschlagenden Kolben-Zylinder-Einheiten einstellbar ist. Um eine weitgehende Automatisierung zu erreichen, empfiehlt es sich, die Steuervorrichtung mit einer Vorwahlvorrichtung zu versehen, mit der die den einzelnen Verbrauchern zugeführte Druckflüssigkeitsmenge in Abhängigkeit von der Hubzahl der Kolben-Zylinder-Einheiten differenziert einstellbar ist. Mit Hilfe der Vorwahlvorrichtung läßt sich daher für jeden Verbraucher bzw. für jede Verbrauchergruppe die Dosiermenge über die Hubzahl der die einzelnen Verbraucher speisenden KoIben-Zylinder-Einheiten vorwählen, so daß bei dem z.B. durch einen Auslöseimpuls ausgelösten Dosiervorgang die Verbraucher bzw. die hydraulischen Arbeitszylinder differenziert mit der jeweils gewünschten Druckflüssigkeitsmenge beaufschlagt werden. Dabei können den Verbrauchern oder den sie beaufschlagenden Kolben-Zylinder-Einheiten Tastorgane zugeordnet werden, welche in Abhängigkeit von der den Ver- " " brauchern zugeführten Dosiermenge Impulse an die Steuervorrichtung bzw. ihr Zählwerk übertragen, vorzugsweise derart, daß bei Erreichen der vorbestimmten Anzahl an Dosierhüben die Verbraucher von den zugeordneten Kolben-Zylinder- Einheiten durch Umschalten der Schaltventile abgesperrt werden. Zur Erzielung einer zumindest weitgehenden Automatisierung der gesteuerten Arbeitsfunktionen kann ein verhältnismäßig einfacher Prozeßrechner bzw. ein programmierbarer elektronischer Rechner verwendet werden, dem sich das Arbeitsprogramm für die Mengenbeaufschlagung und gegebenenfalls die zeitliche Aufeinanderfolge der Mengenbeaufschlagung eingeben läßt und der dann die Steuerung der Druckbeaufschlagung der Verbraucher bzw. Verbrauchergruppen entsprechend dem ein-

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gegebenen Programm selbsttätig durchführt.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Versorgungseinrichtung ist es ZeB. möglich, in untertägigen Gewinnungsbetrieben die den Schiebekappen eines Schreitausbaue zugeordneten Vorschubzylinder so dosiert zu beaufschlagen, daß die Schiebekappen stets um etwa das gleiche Maß gegen den Abbaustoß vorgeschoben werden wie der Förderer oder eine Gewinnungsmaschinenführung durch die Rückzylinder. Dabei läßt sich an der aus dem Rechner bestehenden zentralen Steuervorrichtung das Verhältnis der Dosierhübe festlegen, wobei ggfls» auch ein unterschiedliches Druckniveau und auch etwaige unterschiedliche Abmessungen der Schiebekappen-Vorschubzylinder und der Rückzylinder berücksichtigt werden können» In gleicher Weise lassen sich die den einzelnen Vortriebsmessern eines MesserSchildes zugeordneten hydraulischen Pressen einzeln oder gruppenweise, gleichzeitig oder auch in zeitlicher Aufeinanderfolge wahlweise dosiert oder auch undoslert beaufschlagen. In allen Fällen kann die Steuervorrichtung so ausgebildet sein, daß sie die von Tastorganen gelieferten Impulse registriert und nach einer vorbestimmten Impulszahl die einzelnen Verbraucher oder Verbrauchergruppen selbsttätig von den zugeordneten Kolben-Zylinder-Einheiten abschaltet» Andererseits besteht aber auch die Möglichkeit, die Steuervorrichtung mit Schrittschaltwerken od.dgl« auszurüsten, die sich auf eine bestimmte Dosierhubzahl einstellen lassen und die bei Erreichen der gewünschten Dosierhubzahl den jeweiligen Verbraucher bzw« die jeweilige Verbraucher gruppe abschalten,, Die Schrittschältwerke können ggfls* auch so ausgebildet sein, daß sie ihrerseits Impulse liefern, wobei jedem Impuls ein einzelner Dosierhub oder eine vorgegebene Anzahl an Dosierhüben entspricht.

Im Bedarfsfall kann die Steuervorrichtung bzw₀ der Rechner auch mit einer Einrichtung versehen sein, mit der die

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dosierte Mengenbeaufschlagung mindestens eines Verbrauchers nach Maßgabe des Hubes eines in seiner Mengenbeaufschlagung ungesteuerten Verbrauchers steuerbar ist« Diese Anordnung ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn ein Arbeitszylinder oder eine Arbeitszylindergruppe einen Hub ausführen soll, der dem Hub eines anderen Arbeitszylinders oder einer anderen Arbeitszylindergruppe entspricht oder aber in einem vorbestimmten Verhältnis zu dem Hub dieses Arbeitszylinders bzw« dieser Arbeitszylindergruppe stehto Dies ist z.B. bei der Steuerung der Vorschubzylinder der vorgenannten Schiebekappen eines Schreitausbaus der Fall, da hier der Hub der Vorschubzylinder möglichst gleich dem Hub der Rückzylinder sein sollte.

Wie erwähnt, kann die bei der erfindungsgemäßen Versorgungseinrichtung verwendete Steuervorrichtung auch so ausgebildet sein, daß sie z„B. durch elektrische Impulsgabe einen Dosierhub für den zugeordneten Verbraucher bzw. die zugeordnete Verbraucher gruppe auslöst» Sind die als Dosierzylirxder verwendeten KoIben-Zylinder-Einheiten zu einer Vielkolbenpumpe, insbesondere einer Radialkolbenpumpe zusammengefaßt, so kann der Förderstrom der einzelnen Kolben-Zylinder-Einheiten oder von Gruppen der Kolben-Zylinder-Einheiten über Impulszähler nach Erreichen des jeweils erforderliehen Dosiervolumens abgeschaltet werden, wobei die Vielstrompumpe weiterlaufen kann und lediglich der betreffende Verbraucher von dem Förderstrom der Vielstrompumpe abgeschaltet wird. Da die Mengenbeaufschlagung ausschließlich von der Impulszahl abhängig ist, spielt die Umdrehungsgeschwindigkeit der Pumpe keine Rolle. Sind die Kolben-Zylinder-Einheiten zu der Vielstrompumpe, z_oB_e der Radialkolbenpumpe, vereinigt, so können sie auch unterschiedliche Kolbendurchmesser und/oder Kolbenhübe aufweisen. Auch können die Kolben-Zylinder-Einheiten der Pumpe unterschiedliche Drücke liefern. In den die Kolben-Zylinder-Einheiten mit den Verbrauchern verbindenden Druckleitungen können auch Ventilvorrichtungen vor-

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gesehen sein, mit denen die Teilströme mehrerer Kolben-Zylinder-Einheiten zur selektiven Druckbeaufschlagung einzelner Verbraucher zusammenführbar sind, so daß einzelne Verbraucher oder Verbrauchergruppen im Bedarfsfall auch von mehreren KoIben-Zylinder-Einheiten mit Druckflüssigkeit gespeist werden· Während im allgemeinen jedem Verbraucher eine gesonderte Kolben-Zylinder-Einheit zugeordnet ist, ergibt sich bei dieser Ausgestaltung der Versorgungseinrichtung die Möglichkeit, einzelne Verbraucher an eine unterschiedliche Anzahl an Kolben-Zylinder-Einheiten anzuschlief3en, um diese mit entsprechend größeren Druckmittelmengen je Zeiteinheit zu beaufschlagen» Die Ventilvorrichtung weist hierbei eine Umschaltung auf, mit der sich eine bestimmte Anzahl an Teilströmen der Kolben-Zylinder-Einheiten zu einem Druckmittelstrom zusammenführen und dem betreffenden Verbraucher zuführen lassen«

Mit besonderem Vorteil kann bei der erfindungsgemäßen Versorgungseinrichtung eine Vielkolben-Radialkolbenpumpe einer im Grundaufbau an sich bekannten Art Verwendung finden, die bei Förderung einer Öl-Wasser-Emulsion gegenüber einer reinen Ölpumpe vorzugsweise wie folgt ausgelegt wird:

a) Der Durchmesser der Kolben beträgt höchstens 12 mm, vorzugsweise 6 bis 10 mm;

b) Die im Zylinder geführte Länge der Kolben entspricht mindestens etwa dem 2 i/2fachen, vorzugsweise dem 3fachen Kolbendurchmesser;

c) Die Saugventile weisen einen größeren Durchflußquerschnitt auf als der Kolbenquerschnitt;

d) Der Ölanteil der Öl-Wasser-Emulsion liegt unter 12%, vorzugsweise bei 8 bis 10%»

B'alls die Pumpenwelle mit den Wellenlagern im Inneren des Pumpen-Ansaugraumes liegt, empfiehlt es sich, die als Kugellager ausgebildeten Wellenlager gegenüber ölgeschmier-

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ten Kugellagern auf etwa das Doppelte zu dimensionieren«, Die Pumpenwelle erhält hierbei wenigstens den 1,4fachen Durchmesser der Welle einer ölpumpe gleicher Bauart und Leistung.

Es hat sich gezeigt, daß unter den vorgenannten Voraussetzungen die Radialkolbenpumpen durchaus mit Erfolg für die Förderung einer Öl-Wasser-Emulsion einsetsbar sind, obwohl der Kompressibilitätsfaktor von Wasser nur etwa halb so groß ist wie derjenige des Öls und daher bei Betrieb der Radialkolbenpumpe mit der Emulsion ein anderes Lauf» und Betriebsverhalten vorliegt»

Die Erfindung -wird nachfolgend im Zusammenhang mit den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläuterte In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine erflndungsgemäße Versorgungseinrichtung schematisch in starker Vereinfachung in einem.Schaltbild;

Fig. 2 ebenfalls in einem vereinfachten Schaltbild ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Versorgungseinrichtung;

Fig. 3 schematisch im Teil-Querschnitt eine Radialkolbenpumpe, die bei der erfindungsgemäßen Versorgungseinrichtung bevorzugt zur Anwendung kommt;

Fig. 4 die Radialkolbenpumpe nach Fig. 3 schematisch in einem Sprengbild.

Die Versorgungseinrichtung nach Fig. 1 weist als hydraulische Verbraucher fünf Arbeitszylinder A bis E auf, die selektiv und mit unterschiedlichen oder auch gleichen •Druckflüssigkeitsmengen beaufschlagbar sind. Die Zylinderräume 10 der Arbeitszylinder A bis E sind jeweils über eine eigene Druckleitung 11 an einen der Ausgänge 12 einer Vlelstrom

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Kolbenpumpe 13 angeschlossen, die von einem Motor 14 angetrieben wird und z„B. aus einer Radialkolbenpumpe besteht. Die fünf Druckausgänge 12 der Pumpe 13 sind jeweils mit mindestens einer Kolben-Zylinder-Einheit der Pumpe verbunden, so daß beim Antrieb der Pumpe in jede Druckleitung 11 eine oder auch mehrere Kolben-Zylinder-Einheiten fördern» Die Anzahl der KoIben-Zylinder-Einheiten der Pumpe 13 kann gleich der Anzahl der Arbeitszylinder A bis E sein» In diesem Fall wird jeder Arbeitszylinder von nur einer einzigen Kolben-Zylinder-Einheit der Pumpe 13 mit Druckflüssigkeit gespeist. Andererseits kann die Anzahl der Kolben-Zylinder-Einheiten der Pumpe 13 aber auch um ein Mehrfaches größer sein als die Anzahl der Arbeitszylinder, so daß jeder Arbeitszylinder von zwei oder mehr Kolben-Zylinder-Einheiten der Pumpe 13 beaufschlagbar ist.

In jeder Druckleitung 11 ist ein Schaltventil 15 eingeschaltet, welches ausgangsseitig einen Anschluß an den gemeinsamen Rücklauf 16 aufweist, der zu einem Vorratsbehälter oder einem Ansaugraum 17 der Pumpe führt, aus dem die Pumpe 13 die Druckflüssigkeit ansaugte Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Schaltventile 15 Magnetventile, die jeweils über eine gesonderte Steuerleitung 18 mit einer gemeinsamen Steuervorrichtung 19 verbunden sind, mit der die Schaltventile einzeln oder gruppenweise ansteuerbar sind.

Jedem Arbeitszylinder A bis E ist ein Tastorgan 20 zugeordnet, welches bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer den betreffenden Arbeitszylinder und dessen Kolben 21 axial durchgreifenden Stange od„dgl_e besteht,, Die Tastorgane 20 sind jeweils über eine Signalleitung 22 mit der Steuervorrichtung 19 verbundene

Die Tastorgane 20 können von unterschiedlicher Ausbildung

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sein. Sie sind beispielsweise derart ausgebildet, daß sie bei jedem Teilhub X des zugeordneten Arbeitszylinders, der einem Dosierhub oder einer bestimmten Anzahl an Dosierhüben der Pumpe 13 entspricht, ein Signal liefern, welches über die Signalleitung 22 der Steuervorrichtung 19 zugeführt wird. Die Signalgabe kann auf elektrischem v/ege unter Verwendung von Perraanentmagneten und zugeordneten Spulen erfolgen, wobei z.B. die Permanentmagnete an der Stange 20 und die Spulen an den Kolben 21 oder umgekehrt angeordnet sind. Ss versteht sich, daß, falls erforderlich, die elektrischen Signale mittels einer Verstärkervorrichtung verstärkt werden können.

In der dargestellten Schaltstellung sind sämtliche Schaltventile 15 so geschaltet, daß die Zylinderräume 10 der Arbeltszylinder A bis E von der Pumpe 13 abgesperrt sind und die Verbindung mit dem Rücklauf 16 hergestellt ist, so daß die Pumpe über die Schaltventile 15 in den Rücklauf 16 fördern kann. Die Steuervorrichtung 19 besteht vorzugsweise aus einem elektronischen Rechner, der die Schaltventile 15 einzeln oder gruppenweise, gleichzeitig oder auch in zeitlicher Folge entsprechend einem eingegebenen Arbeitsprogramm steuert. Werden die Schaltventile 15 über die elek~ trischen Steuerleitungen 18 gleichzeitig angesteuert und umgeschaltet, so werden sämtliche Arbeitszylinder A bis E über ihre Druckleitung 11 mit dem betreffenden Pumpenausgang 12 der Pumpe 13 verbunden, so daß die Pumpe In die Druckräume 10 der Arbeitszylinder fördert. Falls der Förderstrom der Pumpe in fünf gleiche Teilströme aufgeteilt ist, werden sämtliche Arbeitszylinder A bis E je Zeiteinheit mit gleicher Fördermenge beaufschlagt. Sobald die Arbeitszylinder A bis E den vorbestimmten Hub ausgeführt haben, wird durch ihr Tastorgan 20 ein elektrisches Steuersignal über die betreffende Steuerleitung 22 der Steuervorrichtung 19 zugeführt, die dadurch das zugeordnete Schalt-

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ventil 15 über die Steuerleitung 18 umschaltet und dadurch den Arbeitszylinder gegenüber der Pumpe absperrte

Es ist erkennbar, daß auf diese Weise sämtliche Arbeitszylinder A bis E differenziert dosiert beaufschlagt und in ihrem Hub genau gesteuert werden können, wobei über die verschiedenen Steuerleitungen 22 der Tastorgane 20 entweder erst am Ende des vorgesehenen Hubes des Arbeitszylinders ein Meldesignal der Steuervorrichtung 19 zugeführt wird oder aber die Anordnung so getroffen ist, daß jeweils nach einem kleinen Teilhub ein Meldesignal über die Leitung 22 gegeben wird, welches von der Steuervorrichtung 19 registriert wird. Im letztgenannten Fall erfolgt die Absperrung der einzelnen Arbeitszylinder gegenüber der Pumpe erst dann, wenn für jeden Arbeitszylinder eine vorbestimmte Anzahl an Meldesignalen über die Signalleitungen 22 gegeben worden ist, die dem zuvor im Programm eingegebenen Wert entspricht.

Die Steuervorrichtung 19 kann demgemäß mit einer Vorwählvorrichtung versehen sein, an der sich für Jeden Arbeitszylinder der erforderliche Hub einstellen läßt«, Bei einem elektronischen Rechner kann das gesamte Arbeitsprogramm, wie erwähnt, dem Rechner eingegeben werden, so daß eine vollautomatische Steuerung erreichbar ist. Die Steuerung der Arbeitszylinder kann wahlweise als Gleichlaufsteuerung oder als Nachlaufsteuerung ausgeführt werden.

Die vorstehend beschriebene Versorgungseinrichtung läßt sich in verschiedener Hinsicht ändern_e Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 19 mit einem Schrittschaltwerk ausgestattet sein, an welchem sich die Anzahl der den einzelnen Arbeitszylindern zugeführten Dosierhübe

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einstellen läßt. Das Schrittschaltwerk kann die einzelnen Schaltventile 15 z.B. über Steuerimpulse steuern, wobei bei jeder Schaltbetätigung der Ventile 15 dem zugeordneten Arbeitszylinder eine vorgegebene Dosiermenge zugeführt wird, die z„B. dem Dosiervclumen einer einzelnen Kolben-Zylinder-Einheit der Pumpe entspricht. Ferner läßt sich die Steuervorrichtung 19 bzw« der sie bildende Rechner so ausbilden, daß ein einzelner Arbeitszylinder oder eine Arbeitszylindergruppe nach Maßgabe des Hubes eines in seiner Mengenbeaufschlagung ungesteuerten Arbeitszylinders gesteuert wird, derart, daß der gesteuerte Arbeitszylinder bzw. die gesteuerte Arbeitszylindergruppe einen Hub ausführt, der gleich dem Hub des ungesteuerten Arbeitszylinders ist oder in einem bestimmten Verhältnis zu dem Hub des ungesteuerten Arbeitszylinders steht. In diesem Fall erfaßt der Rechner den ,jeweiligen Hub des ungesteuerten Arbeitszylinders und ermittelt hieraus die Dosiermenge, die dem bzw. den gesteuerten Arbeitszylindern zugeführt werden muß.

In allen Fällen ist das Dosier- bzw. Zylindervolumen der einzelnen Kolben-Zylinder-Einheiten so klein, daß es nur einen Bruchteil des geringsten Dosiervolumens der Arbeitszylinder beträgt, derart, daß für jede geforderte .üosiermenge jeweils eine Mehrzahl von Dosierhüben der Kolben-Zylinder-Einheit en erforderlich ist.

Die erfindungsgemäße Versorgungseinrichtung läßt sich auch so ausbilden, daß an der Steuervorrichtung 19 die Anzahl der den einzelnen Arbeitszylindern A bis E zugeführten Dosierhübe angezeigt wird. Dabei läßt sich die Anordnung so treffen, daß die Steuervorrichtung 19 für jeden Arbeitszylinder ein handbetätigtes Schaltorgan, Z₀B. einen Druckknopf, aufweist, bei dessen Betätigung

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der Dosiervorgang an dem betreffenden Arbeitszylinder z.B. durch Umschalten des zugeordneten Schaltventils ausgelöst und/oder unterbrochen wird. Bei Anzeige der Dosierhübe an der Steuervorrichtung 19 läßt sich somit durch Handbetätigung der verschiedenen Betätigungsorgane die den einzelnen Arbeitszylindern zugeführte Druckflüssigkeitsmenge genau bestimmen. Die Anzeige der Dosierhübe kann Z₀B. dadurch erfolgen, daß jedes Arbeitsspiel der Kolben-Zylinder-Einheiten in einem Zählwerk öd,dgl. der Steuervorrichtung registriert wird· Bei Verwendung einer rotierenden Vielkolbenpumpe läßt sich dies in einfacher Weise dadurch bewerkstelligen, daß die Anzahl der Pumpenumdrehungen an der Steuervorrichtung 19 gezählt und optisch angezeigt wird«

Die In Fig. 2 dargestellte hydraulische Versorgungseinrichtung entspricht in ihrem Aufbau und in ihrer Arbeitsweise weitestgehend derjenigen nach Figo 1. Übereinstimmende Teile sind mit denselben Bezugszeichen belegt. Gemäß Fig., 2 ist in die zu den Arbeitszylindern A bis E führenden Druckleitungen 11 eine Ventilvorrichtung 23 eingeschaltet, die zwischen den Pumpenausgängen 12 der Pumpe 13 und den Schaltventilen 15 eingeschaltet ist, welche über die Steuerleitungen 18 angesteuert werden,, Die Ventilvorrichtung 23 umfaßt ein oder mehrere Ventile, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel drei Ventile 23A, 23B und 23C, die hintereinandergeschaltet sind und ebenfalls von der Steuervorrichtung 19 über Steuerleitungen 24 ansteuerbar sind«, Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen die Ventile 23A, 23B und 23C aus Magnetventilen, die elektrisch angesteuert werden,, Selbstverständlich können statt dessen aber auch hydraulisch betätigte Ventile verwendet werden» Die Vielkolbenpumpe ist mit ihren druckführenden Ausgängen 12 an das Ventil 23A

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angeschlossen. In der gezeigten Schaltstellung sind sämtliche Anschlußleitungen 11 im Ventil untereinander und mit dem Rücklauf 16 verbunden, so daß die Kolben-Zylinder-Einheiten der Pumpe 13 das Druckmedium drucklos in den Rücklauf fördern und die Zylinderräume 10 der Arbeitszylinder A bis E gegenüber der Pumpe 13 abgesperrt sind. Wird das Ventil 23A durch die Steuervorrichtung 19 umgeschaltet, so ist für jede Druckleitung 11 der Durchgang durch dieses Ventil geöffnet. Sofern sich die Ventile 23B und 23C in der gezeigten Schaltposition befinden und die Schaltventile 15 über die Steuerleitungen 18 umgeschaltet sind, können die einzelnen Teilströme jeweils dem zugeordneten Arbeitszylinder zugeführt werden.

Wird zusätzlich zu dem Ventil 23Δ auch das Ventil 23B über seine Steuerleitung 24 umgeschaltet, so werden von den fünf Teilströmen der Druckleitungen 11 Jeweils zwei Teilströme vereinigt, so daß sich insgesamt drei Teilströme ergeben. Dabei wird den Arbeitszylindern A und E jeweils ein Teilstrom zugeführt, der aus zwei vereinigten Einzelströmen besteht, während ein Einzelstrom dem Arbeitszylinder C zugeführt wird und die verbleibenden Arbeitszylinder B und D gegenüber der Pumpe abgesperrt sind. Durch Zuschaltung des dritten Ventils 23C lassen sich die beiden vereinigten Teilströme im Bedarfsfall auch den Arbeitszylindern B und D zuführen, wobei die Arbeitszylinder A und E abgesperrt sind.

Mit Hilfe der Ventilvorrichtung 23 ist es demnach möglich, die einzelnen Teilströme der Vielkolbenpumpe in der jeweils gewünschten Weise paarweise oder gruppenweise zusammenzufassen und die Arbeitszylinder je nach Bedarf einzeln oder gruppenweise mit einer größeren oder kleineren Flüssigkeitsmenge je Zeiteinheit zu beauf-

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schlagen, wobei zugleich die Möglichkeit der Zu- und Abschaltung der Arbeitszylinder mit Hilfe der Schaltventile 15 erhalten bleibt. Die differenzierte Mengenbeaufschlagung der Arbeitszylinder je Zeiteinheit bzw. je Pumpenumdrehung ermöglicht nicht nur den rascheren Ausschub einzelner Arbeitszylinder, sondern erlaubt auch eine entsprechende differenzierte Steuerung der Hubwege der Arbeitszylinder in der Weise, daß die Arbeitszylinder vorgegebene unterschiedliche Kolbenwege, die in einer bestimmten Relation zueinander stehen, ausführen können_e Bei unterschiedlichen Durchmessern der Arbeitszylinder und deren Kolben kann auf diese Weise auch eine Anpassung der Mengenbeaufschlagung an die unterschiedlichen Zylindervolumina der Arbeitszylinder erreicht werden»

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist die Steuervorrichtung 19 über ihre Signalleitung 22 an die Pumpe angeschlossen, derart, daß bei jeder Umdrehung der Pumpe ein z„B_e elektrisches Signal der Steuervorrichtung 19 zugeführt wird. Die Steuervorrichtung 19 besteht auch hier zweckmäßig aus einem elektronischen Rechner, welcher die gesamten Arbeitsabläufe nach dem vorgegebenen Programm steuert, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 1 weiter oben beschrieben ist„

Wie erwähnt, sind die als Dosierzylinder arbeitenden Kolben-Zylinder-Einheiten vorzugsweise zu einer Vielkolbenpumpe, insbesondere einer Radialkolbenpumpe, zusammengefaßt. In den Fig. 3 und 4 ist schematisch eine Radialkolbenpumpe dargestellt, die auch dann Verwendung finden kann, wenn als hydraulisches Druckmedium eine ül-Wasser-Emulsion verwendet wird, wie dies in untertägigen oder unterirdischen Betriebsräumen zweokmäßig ist»

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In den Fig. 3 und 4 sind mit 30 die mittels Schrauben verbindbaren Teile des Pumpengehäuses, mit 31 die das Pumpengehäuse axial durchgreifende Pumpenwelle, mit 32 die aus Kugellagern bestehenden Wellenlager, mit 33 die an der Welle befestigten Exzenter, "¹It 34 die sternförmig um die Welle 31 gruppierten Zylinderblöcke und mit die von der Welle über die Exzenter angetriebenen Kolben bezeichnet, denen Kolbenfedern 3β zugeordnet sind» Bei dem Ausführungsbeispiel weist jeder Kolbenstern sieben um die Welle 31 herumgruppierte Kolben-Zylinder-iiinheiten 34, 35 auf, deren Kolben 35 von einem gemeinsamen Exzenter 33 der Pumpenwelle 31 angetrieben werden,. Der Innenraum 37 des Pumpengehäuses 30 bildet den Ansaugraum, aus dem die Kolben 35 das Druckmedium in die Zylinderbohrungen ansaugen. Die Pumpenwelle 31 mit den lixzentern 33 und den Wellenlagern 32 sowie die Kolbenfedern 36 befinden sich daher in dem Ansaugraum und werden von dem Druckmedium umspült, wodurch eine gewisse Kühlwirkung erreicht wird· Das Gehäuse 30 weist eine Ansaugöffnung auf, über die das Druckmedium dem Ansaugraum 37 zugeführt wird»

An jedem Zylinderblock 34 ist in axialer Verlängerung zu der Zylinderbohrung 40 ein Ansaugventil 41 angeordnet, welches aus einem federbelasteten Kugel-Rückschlagventil besteht und über das bei dem durch die Kolbenfedern 36 bewirkten Saughub des zugeordneten Kolbens 35 die Druckflüssigkeit aus dem Ansaugraum 37 angesaugt wird. Außerdem weist jeder Zylinderblock 34 eine mit der Zylinderbohrung 40 in Verbindung stehende Querbohrung 42 auf, die ein (nicht dargestelltes) Druckventil aufnimmt, über welches beim Druckhub des Kolbens 35 die Druckflüssigkeit ausgestoßen wird. Die Druckventile bestehen zweckmäßig ebenfalls aus federbelasteten Kugel-Rückschlagventilen.

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Fig. 4 zeigt, daß die Radialkolbenpumpe mit mehreren Zylinderblöcken 43 und 44 versehen werden kann, die auf der Pumpenwelle 31 axial dicht nebeneinander angeordnet werden und jeweils aus einer Gruppe sternförmig um die Welle herumgruppierter, von einem gemeinsamen Wellenexzenter 33 angetriebener Kolben-Zylinder-Einheiten bestehen. Die innenliegenden Zylinderblöcke 44 umfassen Jeweils zwei nebeneinander angeordnete sternförmige Zylindergruppen, während die äußeren Zylinderblocke 43 jeweils nur aus einer einzigen Gruppe von sieben sternförmig angeordneten Zylinderblöcken 34 bestehen« Zwischen den Zylinderblöcken 43» 44 sind Kanalplatten 45 angeordnet, welche von der Welle 31 durchgriffen werden und an denen die Welle jeweils in einem Wellenlager 32 gelagert ist. Die Kanalplatten 45 weisen Druckkanäle auf, die mit den Querbohrungen 42 der Zylinderblöcke 34 in Verbindung stehen und über die das Hochdruckmedium abgefördert wird. Die Druckkanäle münden am Umfang der Kanalplatten bei 46; sie sind mittels einer oder mehrerer Sammelleisten 47 zusammengeschaltet, die mit den Kanalplatten durch Verschrauben verbunden werden. Die Sammelleisten 47 weisen Druckanschlüsse P auf, welche zu den Druckanschlüssen 12 (Fig. 1) der Vielstrompumpe führen. Im allgemeinen ist die Anordnung so getroffen, daß an jeden Druckausgang 12 der Pumpe nur eine einzige Kolben-Zylinder-Einheit 34, oder höchstens zwei Kolben-Zylinder-Einheiten angeschlossen sind. Insbesondere bei größeren Dosiervolumina können aber auch mehr als zwei Kolben-Zylinder-Einheiten 34, 35 mit jedem Druckausgang verbunden werden. Es ist erkennbar, daß sich mit Hilfe der beschriebenen Radialkolbenpumpe eine Vielzahl hydraulischer Verbraucher dosiert mit Druckflüssigkeit beaufschlagen läßt.

Um die vorstehend beschriebene Radialkolbenpumpe unter Hochdruckbedingungen, d.h. bei Förderdrücken von 300 bis

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500 bar, mit einer v/asser-ül-Emulsion, deren ülanteil unter 12J;» und vorzugsweise bei etwr 8 bis 10>j liegt, betreiben zu können, sind folgende Maßnahmen zu treffen:

Der Burciamesser der Kolben 35 betrügt höchstens 1?· mm, vorzugsweise 6 bis 10 mm. Die in den Zylinderbohrun,_,en 4ü geführte Länge der Kolben 35 entspricht etwa mindesten;:, dem 2 i/2fachen, vorzugsweise mindestens dem jfacher: Durchmesser der Kolben 35= Die Saugventile 41, über welche die iimilsion aus dem Ansaugraum 37 angesaugt wird, weisen zweckmäßig einen größeren Durchflußquerschnitt auf als die Durchflußquerschnitte der in den Druckbohrungen 42 liegenden Druckventile, wobei der Lrurchzlui3-querschnitt der Saugventile größer ist als der Querschnitt des Kolbens 35«

Außerdem sind die aus den Kugellagern bestehenden V;ellenlager 32 gegenüber ölgeschraierten Kugellagern auf etwa das Doppelte dimensioniert, während die Pumpeiawelle 31 wenigstens etwa den 1,4fachen Durciamesser der "welle einer ulpumpe gleicher Bauart und Leistung aufweist. Es hat sich gezeigt, daß mit einer Vielkolben—Radialkolbenpumpe dieser Ausführung auch Ul-Wasser-Emulsionen unter ilochdruckbedingungen störungsfrei gefördert werden köaiaien, so daß sich solche Pumpen für die Verwendung bei der erfindungsgemäßen Versorgungseinrichtung besonders eignen. Es besteht .die Möglichkeit, bei der Radialkolbenpumpe Kolben 35 mit unterschiedlichen Kolbendurchmessern zu verwenden, so daß die einzelnen Kolben-Zylinder-Mnheiten unterschiedliche Dosiervolumina aufweisen» Auch können den einzelnen Kolben-Zylinder-Einheiten unterschiedliche Druckstufen zugeordnet sein, so daß sich unterschiedliche Beaufschlagungsdrücke ergeben.

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Claims

Ansprüche :

Hydraulische Versorgungseinrichtung mit einer Mehrzahl an Kolben-Zylinder-Einheiten zur Einspeisung in die zu hydraulischen Verbrauchern führenden Druckleitungen, insbesondere zur Beaufschlagung hydraulischer Verbraucher mit einer Ö'l-Wasser~Emulsion in Bergbau-Untertagebetrieben, in Betrieben zur Errichtung unterirdischer Bauwerke u.dgl., dadurch gekennzeich net, daß die Kolben-Zylinder-Einheiten (34, 35) Dosierzylinder für die differenzierte dosierte Mengenbeaufschlagung der einzelnen Verbraucher (A bis E) bilden und über eine gemeinsame Steuervorrichtung (19) in der Zahl ihrer Dosierhübe steuerbar sind, und daß das Zylindervolumen der einzelnen Kolben-Zylinder-Einheiten (34, 35) nur einen Bruchteil des geringsten Dosiervolumens beträgt, derart, daß für Jede geforderte Dosiermenge je-

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weils eine Mehrzahl von Dosierhüben der KoIben-Zylinder-Einheit en erforderlich ist»

c Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge ken n zeichnet, daß die Kolben-Zylinder-Einheiten (>'·,·, 35) zu einer Vielkolbenpumpe (13) _s insbesondere einer., Vielkolben-Radialkolbenpumpe, zusammengefaßt sind.

3« Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu den einzelnen Verbrauchern (A bis E) führenden Druckleitungen (11) durch die Steuervorrichtung (19) einzeln oder gruppenweise ein- und abschaltbar sind.

.4, Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dai3 die Steuervorrichtung (19) in Abhängigkeit von der Hubzahl der Kolben-Zylinder-Einheiten gesteuert ist'und/oder hubzahlabhängige Steuerimpulse zur Umschaltung von in den Druck-leitungen (11) der Verbraucher (A bis E) angeordneten Schaltventilen (15) liefert.,

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einem Teil der die Teilströme zu den Verbrauchern (A bis. E) führenden Druckleitungen (11) ein Schaltventil (15) zugeordnet ist, durch dessen Umschaltung der betreffende Teilstrom in den Rücklauf (16) zurückführbar ist.,

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennz eichnet , daß die Schaltventile (15) Über Steuerleitungen (18)₉ z_oB„ elektrische Steuerleitungen_s von der gemeinsamen Steuervorrichtung- (19) gesteuert sind.

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7» Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Steuervorrichtung (19) die Hubzahl der die Verbraucher (A bis S) dosiert beaufschlagenden Kolben-Zylinder-Einheiten (34, 35) einstellbar ist₀

8_e Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (19) ein Hubzählwerk aufweist.

9«. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuervorrichtung (19) mit einer Vorwahlvorrichtung versehen ist, mit der die den einzelnen Verbrauchern (A bis E) zugeführte Druckflüssigkeitsmenge in Abhängigkeit von der Hubzahl der Kolben-Zylinder- Einheiten differenziert einstellbar ist»

10„ Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet-, daß die Steuervorrichtung (19) aus einem programmierbaren elektronischen Rechner besteht«

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Tastorgan (20) vorgesehen ist» welches hubzahlabhängige Signale an die Steuervorrichtung (19) oder an ein Zählwerk für die Hubzahl überträgt,,

12„ Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung bzw» der Rechner (19) mit einer Einrichtung versehen ist, mit der die dosierte Mengenbeaufschlagung mindestens eines Verbrauchers nach Maßgabe des Hubes eines in seiner Mengenbeaufschlagung ungesteuerten Verbrauchers steuerbar ist_e

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13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ventil vorrichtung (23) vorgesehen ist, mit der die Teilströme mehrerer Kolben-Zylinder-Einheiten (34, 35) zur selektiven Druckbeaufschlagung einzelner Verbraucher (A bis E) zusammenführbar sind«

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Vielstrompumpe mit Kolben-Zylinder-Einheiten unterschiedlich großen Zylindervolumens und/oder unterschiedlich großer Kolbendurchmesser versehen ist„

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylinder-Einheiten der Vielstrompumpe durch an dieser angeordnete Schaltorgane od.dgl. einzeln oder gruppenweise zuschaltbar sindo

16o Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Öl-Wasser-Emulsion als Druckmedium ,eine an sich bekannte Radialkolbenpumpe vorgesehen ist, die wie folgt ausgelegt ist:

a) Der Durchmesser der Kolben (35) beträgt höchstens 12 mm, vorzugsweise 6 bis 10 mm;

b) Die im Zylinder (34) geführte Länge der KoI-. ben (35) entspricht mindestens etwa dem 2 1/2fachen, vorzugsweise mindestens dem 3fachen Kolbendurchmesser;

c) Die Saugventile (41) weisen einen größeren Durchflußquerschnitt auf als der Kolbenquerschnitt;

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d) Der Ölanteil der Ül-Wasser-Bmulsion liegt
unter 12%, vorzugsweise etwa bei 8 bis 10%.

17« Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekenn zeichnet, daß die Pumpenwelle (31) der Radialkolbenpumpe mit den Wellenlagern (32) im Inneren des Pumpen-Ansaugraumes angeordnet ist, wobei die als Kugellager
ausgebildeten Wellenlager gegenüber ölgeschmierten Kugellagern auf etwa das Doppelte dimensioniert sind und die
Pumpenwelle wenigstens etwa den 1,4fachen Durchmesser
der Welle einer Ölpumpe gleicher Bauart und Leistung aufweist,

18« Verwendung einer Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17 zur dosierten Mengenbeaufscnlagung der Arbeitszylinder in untertägigen Gewinnungsbetrieben, insbesondere zur dosierten Mengenbeaufschlagung der Rückzylinder und/oder der Vorschubzylinder von Schiebekappen.

19« Verwendung einer Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17 zur dosierten Mengenbeaufschlagung der hydraulischen Arbeitszylinder eines Vortriebsschildes,
insbesondere eines Messerschildes«

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