DE8426955U1

DE8426955U1 - Schwenkverschraubung für Rohrleitungen

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Publication number: DE8426955U1
Application number: DE19848426955
Authority: DE
Original assignee: Beringer-Hydraulik Neuheim Zug Ch GmbH
Current assignee: Beringer-Hydraulik Neuheim Zug Ch GmbH
Priority date: 1984-09-13
Filing date: 1984-09-13
Publication date: 1986-01-16

Description

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Schwenkverschraubung für Rohrleitungen

Die Neuerung betrifft eine Schwenkverschraubung für Rohrleitungen, bestehend aus einem senkrecht zu seiner Längsachse einen Rohranschluß aufweisenden Gehäuse und einem in Achsrichtung durch das Gehäuse gesteckten, als Schwenkachse dienenden Verschraubungszapfen mit einem Anschlußgewinde am durchgesteckten Zapfenende sowie von einer im Zapfenende mündenden axialen Sackbohrung ausgehenden, zum Rohranschluß führenden im wesentlichen radialen Überströmöffnungen oder Durchlässen.

Schwenkverschraubungen der der Neuerung zugrunde liegenden Art werden häufig in hydraulischen Steuerungen, insbesondere im Anschlußbereich, angewandt, weil sie an vielen Stellen ein scharfes Ab- oder Umbiegen der meist mit hohen Arbeitsdrücken belasteten Rohre vermeiden helfen. Insbesondere bei einseitig durch äußere Kräfte belasteten Verbrauchern, beispielsweise bei Kränen, Baggern und anderen durch hydraulische Anlagen betriebenen Hilfsgeräten, ist es dabei erwünscht und auch vielfach üblich, Hilfseinrichtungen wie beispielsweise Strombegrenzungsventile, vorzusehn, die bei Bewegungen, die durch die äußeren Kräfte verursacht werden, lastunabhängige Bewegungsgeschwindigkeiten gewährleisten, andererseits aber beim Ingangsetzen von gegen die äußeren Kräfte gerichteten Bewegungen das Strömen des Hydraulikmediums nicht behindern,. Außerdem ist es hilfreich, Vorkehrungen zu treffen, die beispielsweise bei Leitungsbruch durch äußere Kräfte hervorgerufene unkontrollierte Bewegungen des Arbeitsgeräts wirkungsvoll verhindern; dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß nach Art von Rückschlagventilen aufgebaute Rohrbruchventile vorgesehen werden.

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.- Der Neuerung liegt nun die Aufgabe zugrunde, derartige Ein-

p richtungen bereitzustellen, die ^Ju bereits vorhandene

Leitungseinbauten integriert sind und daher eigens zu ihrem

, Einbau erforderliche Leitungsunterbrechungen nicht erforde':-

lieh machen. Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß durch eine Schwenkverschraubung der eingangs beschriebenen Art gelöst, die sich dadurch auszeichnet, daß in der Verschraubung ein Hydraulikventil eingebaut ist, dessen Einstellschraube in der Zapfenachse in einem Gewinde des Zapfendeckels läuft. Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Ventils liegt darin, daß es sich mit seinen Funktionselementen dem Aufbau der Schwenkverschraubung anpaßt, indem sämtliche Funktionselemente ! und insbesondere die Einstellschraube auf der Schwenkachse

'·■ des Verschraubungszapfens beweglich angeordnet werden.

115 Dadurch ist gewährleistet, daß das Ventil von außen einstellbar ist, und daß die Funktion des Ventils und insbesondere die Einstellmöglichkeit von der Schwenklage der Verschraubung unabhängig ist. Bei einer besonderen Ausbildungsform ist das Hydraulikventil ein Rohrbruchventil. Bei diesem kann der die Sackbohrung enthaltende Abschnitt des Verschraubungszapfens als Ventilzylinder mit einem erweiterten Mündungsteil und einem engeren Zentralteil ausgebildet sein, die den Zapfendeckel durchdringende, im Gewinde des Zapfendeckels laufende Einstellschraube in den engeren Bohrungsteil hineinragen und in einem Federlager mit Zapfenansatz als Zentrierung für

eine auf dem Federlager aufsitzende Feder enden und die Feder ί eine im Mündungsteil angeordnete und durch einen Anschlagstift

gesicherte Ventilkugel vom Ventilsitz zwischen dem äußeren und dem inneren Bohrungsteil abheben. Bei einem vom Verbraueher aus gesehenen hinter der Schwenkverschraubung erfolgten Rohrbruch führt die vom Verbraucher zurückströmende Hydraulikflüssigkeit dazu, daß die Ventilkugel gegen die Kraft der Feder auf ihren Sitz gepreßt wird, wodurch das Ventil schließt.

Bei einer anderen neuerungsgemäßen Ausführungsform ist das in die Schwenkverschraubung integrierte Hydraulikventil ein Strombegrenzungsventil, das dafür sorgt, daß die vom durch äußere Kräfte belasteten Verbraucher - beispielsweise beim Ablassen einer Baggerschaufel - zurückfließende Hydraulik-

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flüssigkeit eine gebremste, gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeit hat. Es zeichnet sich dadurch aus, daß zur Gewährleistung eines geregelten Durchflusses in Regelstromrichtung und eines unbeeinflußten Durchflusses in Gegenstromrichtung der Abschnitt des Verschraubungszapfens mit einer Sackbohrung als Ventilzylinder mit einem erweiterten Regeleintrittsteil und einem engeren, im wesentlichen im mittleren Abschnitt des Verschraubungszapfens gelegenen Regelauslaßteil mit radialen Überströmöffnungen ausgebildet ist, die den Zapfendeckel durchdringende, im Gewinde laufende Einstellschraube in den engeren Auslaßteil hineinragt und in einem Federlager mit einem Zapfenansatz als Zentrierung für eine auf dem Federlager aufsitzende, in Gegenstromrichtung wirkende Feder endet, wobei im dem erweiterten Eintrittsteil des Ventilzylinders zugekehrten Abschnitt des Auslaßteils ein im Ventilzylinder geführter, axial durchströmter Kolben mit seinem - in Regelstromrichtung - austrittsseitigen Endabschnitt auf der Feder aufsitzt, sein zur Feder weisendes Ende mit den radialen Überströmöffnungen im Ventilzylinder eine Steuerkante bildet und der Kolben in seinem - in Regelstromrichtung - eingangsseitigen Abschnitt radiale Öffnungen als Drosselblende sowie ein mit Bypass-Öffnungen zusammenwirkendes Rückschlagventil zur Umgehung der Drosselblende aufweist.

Bei einer Weiterbildungsfortn weist der Kolben radiale Auslaßöffnungen alc Bypass auf und das Rückschlagventil ist als im Eingangsabschnitt des Kolbens - in Regelstromrichtung vor der Drosselblende - sitzendes axial verschiebbares Schiebehütchen ausgebildet, welches durch eine in Regelstromrichtung wirkende Feder gegen einen Sitz gedruckt wird und in dieser Stellung die den Kolben radial durchdringenden Bypass-Öffnungen verschließt. Das eingangsseitige Ende des KoIbeninnenraumes kann durch eine Federkappe verschlossen sein, die der Feder des Rückschlagventils als Widerlager dient; der Kolbenweg kann in Gegenstromrichtung durch einen Anschlagring, etwa einen Sprengring oder dergleichen, begrenzt sein.

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An Hand der beigegebenen Zeichnung wird die Neuerung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 neuerungsgemäße Schwenkverschraubung mit integriertem Rohrbruchventil;

Fig. 2 neuerungsgemäße Schwenkverschraubung mit integriertem Strombegrenzungsventil.

Die in Fig. 1 dargestellte Schwenkverschraubung besteht aus dem Gehäuse 1 mit einem seitlichen Rohranschluß 2 und dem Verschraubungszapfen 5, der mit Hilfe der Ringmutter 17 und des Zapfendeckels 6 in der axialen Bohrung des Gehäuses 1 dichtend festgesetzt ist. In den Rohranschluß 2 ist ein Rohr 3 mittels der Überwurfmutter 4 eingesetzt. Der Verschraubungszapfen 5 ist als Ventilkörper eines Rohrbruchventils ausgebildet.

Der Verschraubungszapfen 5 ist an einem Ende mit einem Zapfendeckel 6, am anderen Ende mit einem Anschlußgewinde versehen. Von der Gewindeseite geht eine axiale Sackbohrung 10, 11 aus, die aus zwei Abschnitten mit unterschiedlichem Durchmesser, dem von der Gewindeseite ausgehenden ersten, erweiterten Eingangs- oder Mündungsteil 11 und dem anschliessenden engeren Zentralteil 10, besteht. Vom letzteren gehen radiale Überströmöffnungen oder Durchlässe 15 aus, die in einem in die Zapfenoberfläche eingearbeiteten Ringkanal 28 münden, der zum Rohranschluß 2 hin offen ist. Der Übergang zwischen dem weiteren (11) und dem engeren Bohrungsteil 10 ist als Ventilsitz 29 ausgebildet, mit dem eine Ventilkugel 12 zusammenwirkt. Letztere stützt sich auf einer Feder 13 ab, die ihrerseits auf einem Federlager 18 aufsitzt und durch den Zapfenansatz 14 zentriert ist. Die Feder vorspannung ist mit Hilfe einer Einstellschraube 8, die im Gewinde 7 im Zapfendeckel 6 läuft und durch eine gleichzeitig als Dichtmutter dienende Kontermutter 16

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festgesetzt werden kann, feinfühlig einstellbar; das Federlager 18 und der Zapfenansatz 14 bilden das innenliegende freie Ende der Einstellschraube 8.

Zur Erläuterung der Ventilfunktion sei die Strömungsrichtung vom erweiterten Eingangs- oder Mündungsteil 11 zum Rohranschluß 2 hin die Regelstroinrichtung 30, die ihr entgegengesetzte die Gegenstromrichtung 33. Die Gegenstromrichtung 33 soll dabei beispielsweise die Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit zum Verbraucher hin, die Regelstromrichtung ?0 die durch Einwirkung äußerer Kräfte verursachte Rückströmung vom Verbraucher weg sein.

Die Einstellung der die Ventilkugel 12 abstützenden Feder 13 mittels der Einstellschraube 8 erfolgt nun auf eine Federvorspannunj_ , die bei normalem Rückstrom der Hydraulikflüssigkeit in Regelstroinrichtung 30 während der entsprechenden Arbeitszyklen trotz der gegen die Ventilkugel in Schließrichtung wirkenden Strömung den Durchlaß zwischen Ventilkugel 12 und Sitz 29 offenhält, bei einem - in Regelstromrichtung 30 hinter der Schwenkverschraubung - eintretender. Rohrbruch jedoch infolge des dann praktisch fehlenden Gegendrucks das dichtende Aufsetzen der Ventilkugel 12 auf ihrem Sitz 29 mit Sicherheit zuläßt.

Als weitere Ausbildungsform der neuerungsgemäßen Schwenkverschraubung zeigt die Fig. 2 eine solche mit integriertem Strombegrenzungsventil. Auch diese Ausführungsform besteht aus einem Gehäuse 1 mit seitlichem Rohranschluß 2 und dem Verschraubungszapfen 5, der mittels der Ringmutter 17 und des Zapfendeckels 6 in der axialen Bohrung des Gehäuses 1 festgesetzt werden kann und als Ventilkörper für das Strombegrenzungsventil dient.

Zu diesem Zweck ist der am einen Ende mit dem Zapfendeckel 6,

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am anderen Ende mit einem Anschlußgewinde, beispielsweise zum direkten Einschrauben in den Verbraucher, versehene Verschraubungszapfen 5 von der Seite des Anschlußgewindes her mit einer im wesentlichen aus zwei Abschnitten bestehenden Sackbohrung 10, 11 versehen. Der vom offenen Ende der Bohrung 10, 11 ausgehende erste Abschnitt ist der Regeleintrittsteil oder -abschnitt 11, der anschließende, im wesentlichen den mittleren Bereich des Zapfens 5 einnehmende engere Bohrungsabschnitt ist der Regelauslaßteil oder -abschnitt 10, von dem die im wesentlichen radialen Überströmöffnungen 15, über einen Ringkanal 28 am Außenumfang des Zapfens 5, zum Rohranschluß 2 führen.

Die im Gewinde 7 des Zapfendeckels 6 laufende Einstellschraube 8 ragt in die Regelauslaßbohrung 10, jedoch im wesentlichen nicht in den Bereich der Überströmöffnungen hinein. Am in die Auslaßbohrung hinein/agenden Ende weist die Einstellschraube ein Federlager 18 und einen die auf diesem sitzende Feder 13 zentrierenden Zapfenansatz 14 auf. In der Zeichnung dargestellt, jedoch nicht näher bezeichnet ist zwischen Deckel und Schraubenende 18, 14 eine zusätzliche Abdichtung. In dem in der Zeichnung rechten 'I>il der Auslaßbohrung 10 läuft ein rohrförmiger Kolben 19 und reicht mit seinem in Gegenstromrichtung 33 weisenden, durch den Federdeckel 24 verschlossenen Ende in den Bereich des gewindeseitigen Zapfenendes.

In der Fig. 2 ist der Kolben 19 in seiner rechten, offenen, Endlage, die durch einen Anschlagring 27, beispielsweise ein Feder- oder Sprengring, begrenzt ist, dargestellt.

Seine linke Kante, die mit den Über strön.öf f nungen 15 eine Steuerkante bildet, reicht in dieser Lage bis an diese Überströmöffnungen heran, läßt sie aber vollständig frei. Die auf dem Federlager 18 aufsitzende, oorch den Zapfenansatz 14 zentrierte Feder 13 stützt den Kolben 19 gegen die

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Bewegung nach links ab. Die genaue Vorspannung der Feder ist mit der durch die Dicht- und Kontermutter 16 festsetzbaren Einstellschraube 8 feinfühlig möglich.

Nur der in der engeren Auslaßbohrung 10 laufende Kolbenteil ist bei der dargestellten Ausführungsform mit seinem Außendurchmesser an den Bohrungsdurchmesser derart angepaßt, daß er in der Bohrung 10 leichtgängig gleiten kann. Der abschließende in Gegenstromrichtung 33 weisende Teil ist auf einen geringeren Außendurchmesser abgesetzt, so daß zwischen diesem Kolbenteil und der Wand der Regeleintrittsbohrung 11 ein Ringkanal frei ist. In diesem Kolbenbereich sind radiale, eine Drosselblende bildende Öffnungen 22 in der Kolbenwand soweit von dem eingepaßten linken Kolbenteil entfernt angeordnet, daß sie auch bei äußerster linker Kolbenstellung noch im Bereich des Ringkanals (Regeleintrittsteil 11) bleiben.

Die Kolbenbohrung 32 ist am rechten Kolbenende durch einen Federdeckel 24 verschlossen. Ein in Gegenstromrichtung hinter der Drossel blende 22 angeordnetes, mit einem Sitz 31 als Ventilsitz zusammenwirkendes Schiebehütchen 20 wird von einer auf dem Federdeckel aufsitzenden Feder 21 gegen den Ventilsitz 31 gedruckt und deckt in dieser Stellung radiale Bypass-Öffnungen 23 der Kolbenwand ab.

Die eingezeichneten Pfeile für die Regelstrorarichtung und die Gegenstromrichtung 3 3 dienen der Erläuterung der Ventilfunktion. Dabei ist zu berücksichtigen, daß deren Aufgabe darin besteht, in Regelstromrichtung 30, die in der Regel mit der durch äußer⁰, auf den Verbraucher einwirkende Kräfte erzeugten Flußrichtung zusammenfällt, eine lastunabhängige Strömungsgeschwindigkeit einzuhalten, während der Durchfluß in Gegenstromrichtung 33 im wesentliehen unbeeinflußt bleiben soll.

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Findet nun vom Verbraucher her durch äußere Kräfte in Regelstrom richtung 30 ein Rückfluß statt, so ergibt sich in der Drosselblende 22 abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit ein Druckabfall, der ein Verschieben des Kolbens 19 gegen die Wirkung der Feder 13 in Regelstromrichtung 30 und damit eine Verengung, ggf auch ein Verschließen der Überströmöffnungen 15 bewirkt. Letzteres führt zu einer Verringerung der Druckdifferenz bzw. bei geschlossenem Überströmquerschnitt 15 zum Druckausgleich, so daß die Feder den Kolben wieder nach rechts schieben kann. Im Mittel führt dies zu einer Gleichgewichtsstellung, bei der sich die Wirkung der Feder 13 und die sich aus der Druckdifferenz ergebenden auf den Kolben 19 wirkenden Kräfte gerade aufheben; eine im wesentlichen lastunabhängige Strömungsgeschwindigkeit ist. so gewährleistst.

Fließt die Hydraulikflüssigkeit in Gegenstromrichtung 33, so entsteht auch dabei in der Drosselblende 22 ein Druckabfall, der diesmal jedoch in Gegenstromrichtung 33 wirkt und - zusammen mit der Feder 13 - den Kolben 19 nach rechts schiebt; die Über Strömöffnungen 15 sind dabei vollständig freigegeben. Zum Ausgleich der in dieser Kolbenstellung auch weiterhin noch entstehenden Drossel Verluste sind nun die in Regelstromrichtung 30 vor der Drosselblende 22 liegenden Bypass-Öffnungen 23 vorgesehen, die durch das Bypass-Ventil 20, 21 abgedeckt sind. Durch den infolge des Druckabfalls von innen nach außen relativ erhöhten Innendruck wird das Schiebehütchen 20 gegen die Wirkung der Feder 21 in Richtung auf die Federkappe 24 verschoben und gibt die Bypass-Öffnungen 23 frei, so daß durch diese ein zusätzlicher Flüssigkeitsstrom fließen kann. Die Wirkung der Feder 21 ist in der Regel so abgestimmt, daß das Ventil 20, 21 bei Strömung in Gegenstromrichtung 33 immer geöffnet ist.

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BEZUGSZEICHENAUFSTELLUNG

1 Gehäuse 32 Kolbeninnenraum

2 Rohranschluß 33 Gegenstromrichtung

3 Rohr

4 Überwurfmutter

5 Verschraubungszapfen, Zapfen

6 Zapfendeckel

7 Gewinde, Deckelgewinde

8 Einstellschraube

9 Ventilzylinder

10 Zentralteil; Regelauslaßteil, Auslaßteil

11 Mündungsteil; Regeleintrittsteil, Eintrittsteil

12 Ventilkugel

13 Feder

14 Zapfenansatz

15 radialer Durchlaß, Überströmöffnung

16 Dicht-, Kontermutter

17 Ringmutter

18 Federlager

19 Kolben

20 Schiebehütchen)

Rückschlagventil

21 Feder )

22 radiale Öffnung; Drosselblende

23 Bypass-Öffnung

24 Federkappe

25 Abdichtung

26 Anschlagstift

27 Anschlagring

28 Ringkanal

29 Ventilsitz

30 Regelstromrichtung

31 Sitz, Ventilsitz

Claims

Beringer-Hydraulik GmbH, Sitz Neuheim-Zug /Schweiz

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S c h u t ζ a η spräche

1. Schwenkverschraubung für Rohrleitungen, bestehend aus einem senkrecht zu seiner Längsachse einen Rohranschluß aufweisenden Gehäuse und einem in Achsrichtung durch das Gehäuse gesteckten, als Schwenkachse dienenden Verschraubungszapfen mit einem Anschlußgewinde am durchgesteckten Zanfenende sowie von einer im Zapfenende mündenden axialen Sackbohrung ausgehenden, zum Rohranschluß führenden radialen Durchlässen,
dadurch gekennzeichnet, daß

in die Verschraubung ein Hydraulik ventil eingeh.:' ν t ist, dessen Einstellschraube (8) in der Zapfenachse in einem Gewinde (7) des Zapfendtckels (6) läuft, und diesen nach außen durchdringt.

2. Schwenkverschraubung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

das in die Schwenkverschraubung eingebaute Hydraulikventil ein Rohrbruchventil (9-14) ist.

3. Schwenkverschraubung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

der die Sackbohrung (10, 11) enthaltende Abschnitt des Verschraubungszapfens (5) als Ventilzylinder (9) mit einem erweiterten Mündungsteil (11) und einem engeren Zentralteil (10) ausgebildet ist,

die den Zapfendeckel (6) durchdringende, im Gewinde (7) laufende Einstellschraube (8) in den engeren Bohrungsteil

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hineinragt und in einem Federlager (18) mit Zapfenansatz (14) als Zentrierung für eine auf dem Federlager (18) aufsitzende Feder (13) endet und

die Feder (13) eine im Mündungsteil (11) angeordnete und durch einen Anschlagstift (26) gesicherte Ventil— kugel (12) vom Ventilsitz (29) zwischen dem äußeren (11) und dem inneren Bohrungsteil (10) abhebt.

4. Schwenkverschrai'bung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

das eingebaute Hydraulikventil ein Strombegrenzungsventil ist.

5. Schwenkverschraubung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

zur Gewährleistung eines geregelten Durchflusses in Regelstromrichtung (30) und eines unbeeinflußten Durchflusses in Gegenstromrichtung (33) der Abschnitt des Verschraubungszapfens (5) mit einer Sackbohrung (10, Jl) als Ventilzylinder (9) mit einem erweiterten Regeleintrittsteil (11) und einem engeren, im wesentlichen im mittleren Abschnitt des Zapfens (5) gelegenen Regelauslaßteil (IC) mit radialen Überströmöffnungen (15) ausgebildet ist,

die den Zapfendeckel (6) durchdringende, im Gewinde (7) laufende Einstellschraube (8) in den engeren Auslaßteil (10) hineinragt und in einem Federlager (18) mit einem Zapfenansatz (14) als Zentrierung für eine auf dem Federlager (18) aufsitzende, in Gegenstromrichtung (33) wirkende Feder (13) endet, wobei

im dem erweiter-ten Eintrittsteil (11) des Ventilzylinders (9) zugekehrten Abschnitt des Auslaßteils (10) ein im Ventilzylinder (9) geführter, axial durchströmter Kolben (19) mit seinem - in Regelstromrichtung (30) austrittsseitigen Endabschni tt auf der Feder (13)

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aufsitzt,

sein zur Feder (13) weisendes Ende mit den radialen Überströmöffnungen (15) im Ventilzylinder (9) eine Steuerkante bildet und

der Kolben (19) in seinem - in Regelstromrichtung (30) eingangsseitigen Abschnitt radiale Öffnungen (22) als Drosselblende sowie ein mit Bypass-Öffnungen (23) zusammenwirkendes Rückschlagventil (20, 21) zur Umgehung der Drosselblende (22) aufweist.

Schwenkverschraubung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

der Kolben (19) radiale Auslaßöffnungen (23) als Bypass aufweist und das Rückschlagventil (20, 21) als im Eingangsabschnitt des Kolbens (19) - in Regelstromrichtung vor der Drosselblende (22) - sitzendes axial verschiebbares Schiebehütchen (20) ausgebildet ist, welches durch eine in Regelstromrichtung (30) wirkende Feder (21) gegen einen Sitz (31) gedruckt wird und in dieser Stellung den Kolben (19) radial durchdringende Bypass-Offnungen (23) verschließt.

7. Schwenkverschraubung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

das eingangsseitige Ende des Kolbeninnenraumes (32) durch eine Federkappe (24) verschlossen ist, die der Feder (21) des Rückschlagventils (20, 21) als Widerlaier dient und der Weg des Kolbens (19) in Gegenstromrichtung (33) durch einen Anschlagring (27) begrenzt ist.

8. Schwenkverschraubung nach einem der Ansprüche 5 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Drosselblende aus radialen Öffnungen (22) im Kolben (19) besteht ,
das Rückschlagventil (20, 21) in Regelstromrichtung (30)

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vor den radialen Blendenöffnungen (22) liegt und die die Kolbenwand radial durchdringenden Bypass-Öffnungen (23) bei Durchströmung des Kolbens (19) in Gegenstromrichtung (33) freigibt.