EP1184576A1 - Valve system - Google Patents

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EP1184576A1
EP1184576A1 EP01112733A EP01112733A EP1184576A1 EP 1184576 A1 EP1184576 A1 EP 1184576A1 EP 01112733 A EP01112733 A EP 01112733A EP 01112733 A EP01112733 A EP 01112733A EP 1184576 A1 EP1184576 A1 EP 1184576A1
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EP
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control
pressure
connection
control piston
valve device
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EP01112733A
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Peter BÜTTNER
Tatu Miikkulainen
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Original Assignee
Bosch Rexroth AG
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Definitions

  • the load pressure effective at the respective consumer becomes two via the inner bores of the control piston Volumetric flask, each in an end portion of the Control piston are stored. Be through this load pressure the two volumetric pistons are biased into a closed position, in which the connection of the inner bore to the end faces of the control piston is blocked. With a deflection of the Control piston runs one of the volumetric pistons with its free End section on a stop and is from his Valve seat lifted off so that the load pressure on the assigned End face of the control piston in the closing direction, i.e. in a direction opposite to the control pressure takes effect. When the load pressure increases, the control piston from its deflection position back towards it Home position shifted and the connection to the assigned Work connection closed.
  • the distance between the radial bore and the tank control room opening control edge is preferably lower than the width of the control room assigned to the work connection chosen so that in the mentioned control position the working connection is connected to the tank connection and at the same time the load pressure is tapped via the radial bore can be.
  • Figure 2 shows various axial positions of the control piston 14 of the proportional valve 2.
  • the one shown in FIG. 2a Basic position corresponds to that shown in Figure 1 spring-loaded central position of the control piston 14, in which the control room 40 is connected to the tank room 36 while rooms 40, 44, 42 are not connected have with each other.

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Abstract

The valve unit has a regulator piston (14), loaded via a control line (26,28,30) with the load pressure from the consumer. When a limit load pressure is exceeded, the piston is moved into a regulating position, in which a working connection (A) and a tank connection (S) are connected, and in which a pressure corresponding to the load pressure, acts on a piston end face (22). A measuring piston (32) is guided in the end face, and the piston has a radial bore (28) opening into an axial bore (26), to charge the measuring piston in closing direction, with the load pressure on the consumer.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung zur Ansteuerung eines Verbrauchers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a valve device for actuation a consumer according to the preamble of the claim 1.

In der Forstwirtschaft besteht eine Tendenz dahingehend, die teuere Handarbeit durch Maschinenarbeit zu ersetzen. Dabei werden Maschinenaggregate eingesetzt, die mehrere Teilarbeiten der Holzernte, wie beispielsweise Fällen, Entasten, Entrinden, Sammeln, Ablegen ausführen können. Sogenannte Vollernter (Harvester) werden verwendet, um die Hölzer vom Stock zu trennen, zu entasten, einzuschneiden und die abgelenkten Hölzer zu sammeln. Die weitere Verarbeitung erfolgt dann über sogenannte Processoren, die weitere Teilarbeiten übernehmen. Die genannten Fällungsmaschinen sind in der Regel auf einem geländegängigen Arbeitsgerät befestigt und haben einen Hydraulikarm an dem ein die Bearbeitungswerkzeuge, beispielsweise Greifer, Vorschubwalzen, Sägen tragender Bearbeitungskopf (hydraulisch angesteuerter Harvesterkopf) angeordnet ist.There is a tendency in forestry to replace the expensive manual work with machine work. Machine units are used here, several Partial work in the timber harvest, such as felling, Delimbing, debarking, collecting, laying down. So-called Harvesters (harvesters) are used to make the To separate the wood from the stick, to delimb it, to cut it and collect the distracted woods. The further processing then takes place via so-called processors, the others Take on partial work. The mentioned precipitation machines are usually on all-terrain equipment attached and have a hydraulic arm on the one Machining tools, for example grippers, feed rollers, Sawing machining head (hydraulically controlled Harvester head) is arranged.

Die hydraulische Betätigung der Werkzeuge erfolgt über im Harvesterkopf aufgenommene Wegeventile, wie sie beispielsweise in der WO 98/05870 A1 beschrieben sind. Derartige Wegeventile haben einen Steuerkolben, der axial verschiebbar in einem Gehäuse geführt ist und über den zwei mit dem Werkzeug - beispielsweise einem Hydraulikzylinder zur Druckbeaufschlagung einer Vorschubwalze, zur Betätigung eines Messers oder zur Kraftsteuerung eines Sägeblattesverbundene Arbeitsanschlüsse mit einem an eine Hydraulikpumpe angeschlossenen Druckanschluß oder einen Tankanschluß verbindbar sind. Die Stirnflächen des Steuerkolbens sind mit einem Steuerdruck beaufschlagbar, so daß der Steuerkolben aus einer Grundposition in eine Steuerposition zur Verbindung eines Arbeitsanschlusses mit dem Druckanschluß und des anderen Arbeitsanschlusses mit dem Tankanschluß verschiebbar ist. Der am jeweiligen Verbraucher wirksame Lastdruck wird über Innenbohrungen des Steuerkolbens zu zwei Meßkolben geführt, die in jeweils einem Endabschnitt des Steuerkolbens gelagert sind. Durch diesen Lastdruck werden die beiden Meßkolben in eine Schließposition vorgespannt, in der die Verbindung der Innenbohrung zu den Stirnflächen des Steuerkolbens abgesperrt ist. Bei einer Auslenkung des Steuerkolbens läuft einer der Meßkolben mit seinem freien Endabschnitt auf einen Anschlag auf und wird von seinem Ventilsitz abgehoben, so daß der Lastdruck an der zugeordneten Stirnfläche des Steuerkolbens in Schließrichtung, d.h. in einem dem Steuerdruck entgegengesetzten Richtung wirksam wird. Beim Ansteigen des Lastdruckes wird der Steuerkolben aus seiner Auslenkposition zurück in Richtung seiner Grundposition verschoben und die Verbindung zum zugeordneten Arbeitsanschluß verschlossen.The hydraulic actuation of the tools takes place via Directional valves incorporated in the harvester head, for example are described in WO 98/05870 A1. such Directional control valves have a spool that is axially displaceable is guided in one housing and over the two with the tool - for example a hydraulic cylinder for pressurizing a feed roller, for actuation of a knife or connected to the power control of a saw blade Work connections with one to a hydraulic pump connected pressure connection or a tank connection are connectable. The end faces of the control piston are can be acted upon with a control pressure, so that the control piston from a basic position to a control position for connection a working connection with the pressure connection and of the other working connection with the tank connection is. The load pressure effective at the respective consumer becomes two via the inner bores of the control piston Volumetric flask, each in an end portion of the Control piston are stored. Be through this load pressure the two volumetric pistons are biased into a closed position, in which the connection of the inner bore to the end faces of the control piston is blocked. With a deflection of the Control piston runs one of the volumetric pistons with its free End section on a stop and is from his Valve seat lifted off so that the load pressure on the assigned End face of the control piston in the closing direction, i.e. in a direction opposite to the control pressure takes effect. When the load pressure increases, the control piston from its deflection position back towards it Home position shifted and the connection to the assigned Work connection closed.

Problematisch bei derartigen Lösungen ist, daß die von den Werkzeugen aufgebrachte Druckkraft, beispielsweise der Anpreßdruck der Vorschubwalzen oder die von den Greifern aufgebrachten Kraft in Abhängigkeit vom Durchmesser des Stammes eingestellt werden muß. Bei dem vorbeschriebenen Wegeventil ist eine derartige Individualdruckbegrenzung nicht möglich, da über den Steuerkolben beim Ansteigen des Druckes am Verbraucher lediglich die Druckmittelzufuhr zum Verbraucher abgesperrt wird. Dadurch kann es beispielsweise bei einer Baumschälmaschine zu Druckspitzen kommen, wenn die Vorschubwalze einen Ast oder einen ähnlichen Vorsprung des Baumstammes überfährt, so daß eine Schädigung der Walzen oder der sonstigen Werkzeuge nicht ausgeschlossen ist.The problem with such solutions is that the pressure force applied to the tools, for example the Contact pressure of the feed rollers or that of the grippers applied force depending on the diameter of the Must be discontinued. With the above Directional control valve is such an individual pressure limitation not possible, because over the control piston when the Pressure on the consumer only the pressure medium supply Consumer is cordoned off. It can, for example pressure peaks occur in a tree peeling machine if the feed roller a branch or a similar projection runs over the tree trunk, causing damage to the rollers or other tools is not excluded.

In der DE 197 49 639 A1 der Anmelderin wird eine Ventileinrichtung zur Individualdruckbegrenzung offenbart, bei der einem die Verbraucheransteuerung realisierenden Proportionalventil ein Vergleichsventil zugeordnet ist, über das die am Proportionalventil wirksame Steuerdruckdifferenz regelbar ist. Eine derartige Ventilanordnung löst zwar das vorbeschriebene funktionale Problem, die bekannte Ventileinrichtung ist jedoch sehr teuer und wartungsanfällig und erfordert einen hohen Platzbedarf, so daß ein Einsatz bei Harvesterköpfen ausscheidet.DE 197 49 639 A1 by the applicant describes a valve device disclosed for individual pressure limitation, at the proportional valve which realizes the consumer control a comparison valve is assigned, via which the control pressure difference effective at the proportional valve can be regulated is. Such a valve arrangement does solve that Functional problem described above, the known valve device However, it is very expensive and requires maintenance requires a large amount of space, so that use in Harvester heads exits.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Ventileinrichtung derart weiterzubilden, daß eine Druckbegrenzung des am Verbraucher anliegenden Lastdrucks bei kompakter Ausführung und geringem vorrichtungstechnischen Aufwand möglich ist.In contrast, the invention is based on the object to further develop the valve device such that a Pressure limitation of the load pressure applied to the consumer with a compact design and low device technology Effort is possible.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved through the features of the patent claim 1 solved.

Erfindungsgemäß läßt sich ein Steuerkolben der Ventileinrichtung bei Überschreiten eines Grenz-Lastdrucks in eine Druckregelposition bringen, in der der den Lastdruck führende Verbraucheranschluß mit einem Tankanschluß verbunden ist und der Lastdruck an diesem Verbraucheranschluß weiterhin in Schließrichtung auf den Steuerkolben wirkt. Auf diese Weise kann der Druck am Verbraucheranschluß abgebaut werden, wobei der Grenzlastdruck durch Wahl des Steuerdrucks oder der Magnetkraft zur Axialverschiebung des Steuerkolbens variierbar ist. Durch diese Individualdruckbegrenzung kann eine Beschädigung des Verbrauchers durch Druckspitzen zuverlässig vermieden werden. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, daß die Druckregelung und die Wegeventilfunktion durch einen einzigen Steuerkolben realisiert sind, während bei der eingangs beschriebenen Lösung gemäß der DE 197 49 639 A1 zusätzliche kostspielige Ventileinrichtungen zur Begrenzung des Maximaldruckes erforderlich sind. According to the invention, a control piston of the valve device can be when a limit load pressure is exceeded in a Bring pressure control position in which the load pressure leading consumer connection connected to a tank connection and the load pressure at this consumer connection continues to act in the closing direction on the control piston. In this way, the pressure at the consumer connection can be reduced be, the limit load pressure by selection of the control pressure or the magnetic force for axial displacement of the Control piston is variable. Through this individual pressure limitation can cause damage to the consumer Pressure peaks can be reliably avoided. Another Advantage of the solution according to the invention is that the Pressure control and the directional valve function by a single Control pistons are realized while at the beginning described solution according to DE 197 49 639 A1 additional costly valve devices to limit the maximum pressure required are.

Die Beaufschlagung der Stirnflächen des Steuerkolbens mit dem Lastdruck erfolgt über einen Meßkolben, der - ähnlich wie bei der WO 98/05870 A1 - in einem Endabschnitt des Steuerkolbens geführt ist, der vom Lastdruck in eine Schließstellung vorgespannt ist und dessen freier Endabschnitt bei Auslenkung des Steuerkolbens gegen einen Anschlag bewegbar ist, so daß der Meßkolben von seinem Ventilsitz abgehoben und der Lastdruck zur Stirnfläche des Steuerkolbens geführt ist.The action on the end faces of the control piston with the load pressure takes place via a volumetric piston, which - similar as in WO 98/05870 A1 - in an end section of the Control piston is guided by the load pressure in a The closed position is biased and its free end section when the control piston is deflected against a stop is movable so that the volumetric piston from its valve seat lifted and the load pressure to the face of the Control piston is guided.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Lastdruck über eine in einer Axialbohrung mündende Radialbohrung des Steuerkolbens am Arbeitsanschluß abgegriffen und zum Sitz des Meßkolbens geführt.In a particularly preferred embodiment is the load pressure via an opening in an axial bore Tapped radial bore of the control piston at the working connection and led to the seat of the volumetric flask.

Die erfindungsgemäße Ventileinrichtung ist besonders kompakt ausgebildet, wenn der Steuerkolben mit einem Ringbund ausgeführt ist, dessen Umfangskanten als Steuerkanten zur Auf- bzw. Zusteuerung eines dem Druckanschluß zugeordneten Steuerraums und eines dem Tankanschluß zugeordneten Steuerraums dienen. In diesem Steuerbund mündet auch die Radialbohrung, über die der Lastdruck am Verbraucheranschluß abgegriffen wird.The valve device according to the invention is special compact design if the control piston with an annular collar is executed, the peripheral edges as control edges for opening or closing one assigned to the pressure connection Control room and one assigned to the tank connection Serve control room. This also flows into this tax union Radial bore through which the load pressure at the consumer connection is tapped.

Der Abstand der Radialbohrung zu der den Tank-Steuerraum aufsteuernden Steuerkante wird vorzugweise geringer als die Breite des dem Arbeitsanschluß zugeordneten Steuerraumes gewählt, so daß in der angesprochenen Steuerposition der Arbeitsanschluß mit dem Tankanschluß verbunden ist und gleichzeitig der Lastdruck über die Radialbohrung abgegriffen werden kann.The distance between the radial bore and the tank control room opening control edge is preferably lower than the width of the control room assigned to the work connection chosen so that in the mentioned control position the working connection is connected to the tank connection and at the same time the load pressure is tapped via the radial bore can be.

Der Steuerkolben wird vorzugsweise mit einem weiteren Ringbund ausgeführt, über den die Druckmittelströmung zu einem weiteren Arbeitsanschluß steuerbar ist. The control piston is preferably with another Ring collar executed over which the pressure medium flow to another work connection is controllable.

Der in der Axialbohrung des Steuerkolbens geführte Lastdruck wird über eine Lastmeldeleitung abgegriffen und an eine Regeleinrichtung einer Pumpe geführt.The one guided in the axial bore of the control piston Load pressure is tapped via a load signaling line led to a control device of a pump.

Der Steuerkolben kann mit zwei Meßkolben versehen sein, so daß der Individualdruck an beiden Arbeitsanschlüssen begrenzbar ist.The control piston can be provided with two measuring pistons, so that the individual pressure at both work ports can be limited is.

Wie eingangs erwähnt, kann die erfindungsgemäß Ventileinrichtung besonders vorteilhaft zur Betätigung von Werkzeugen eines Harvesterkopfs eingesetzt werden.As mentioned at the beginning, the valve device according to the invention can particularly advantageous for operating tools a harvester head can be used.

Die Auslenkung des Steuerkolbens kann entweder über eine geeignete Steuerdruckdifferenz oder über Elektromagnete erfolgen.The deflection of the control piston can either be via a suitable control pressure difference or via electromagnets respectively.

Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.Other advantageous developments of the invention are the subject of further subclaims.

Im folgenden werden ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

  • Figur 1 eine schematisierte Ansicht einer erfindungsgemäßen Ventileinrichtung zur Ansteuerung eines Verbrauchers und
  • Figuren 2a bis 2e verschiedene Stellungen eines Steuerkolbens der Ventileinrichtung aus Figur 1.
    • A preferred embodiment of the invention is explained in more detail below with the aid of schematic drawings. Show it:
  • Figure 1 is a schematic view of a valve device according to the invention for controlling a consumer and
  • FIGS. 2a to 2e different positions of a control piston of the valve device from FIG. 1.

    • Figur 1 zeigt ein Schaltschema einer erfindungsgemäßen Ventileinrichtung 1, mit der Funktionen eines proportionalen Wegeventils und eines proportionalen Druckventils zur Ansteuerung eines Verbrauchers, im vorliegenden Fall eines nicht dargestellten Harvesterkopfes realisiert sind. Die Ventileinrichtung 1 hat ein strichpunktiert angedeutetes Proportionalventil 2, über das ein Verbraucher 4 mit einer Hydropumpe 6 und einem Tank T verbindbar ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Hydropumpe 6 als Konstantpumpe 8 mit Eingangsdruckwaage 10 ausgeführt. Alternativ könnte zur Druckmittelversorgung auch eine Verstellpumpe mit einem Pumpenregler verwendet werden.Figure 1 shows a circuit diagram of an inventive Valve device 1, with the functions of a proportional Directional control valve and a proportional pressure valve for Control of a consumer, in the present case one Harvester head, not shown, are realized. The Valve device 1 has a dash-dotted line Proportional valve 2, through which a consumer 4 with a Hydraulic pump 6 and a tank T can be connected. In the illustrated The embodiment is the hydraulic pump 6 as Constant pump 8 with inlet pressure compensator 10. alternative could also use a variable pump to supply pressure medium can be used with a pump controller.

    Das Druckmittel wird mittels der Hydropumpe 6 zu einem Druckanschluß P des Proportionalventils 2 geführt, wobei der Verbraucher über einen Arbeitsanschluß A oder einen zweiten Arbeitsanschluß B mit dem Druckmittel versorgt wird. Das vom Verbraucher zurückströmende Druckmittel wird über den anderen Arbeitsanschluß B bzw. A und einen Tankanschluß S zum Tank T zurückgeleitet.The pressure medium becomes a by means of the hydraulic pump 6 Pressure port P of the proportional valve 2 out, wherein the consumer via a work connection A or second working port B supplied with the pressure medium becomes. The pressure medium flowing back from the consumer becomes via the other working connection B or A and a tank connection S returned to tank T.

    Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Verbraucher 4 beispielsweise als Hydrozylinder ausgeführt, über den der Anpreßdruck einer Vorschubwalze des Harvesterkopfes einstellbar ist.In the illustrated embodiment, the consumer 4 designed, for example, as a hydraulic cylinder, over which the contact pressure of a feed roller of the harvester head is adjustable.

    Im Gehäuse 12 des Proportionalventils 2 ist eine Axialbohrung ausgebildet, in der ein Steuerkolben 14 axial verschiebbar geführt ist. Der Steuerkolben 14 hat zwei jeweils einem Arbeitsanschluß A, B zugeordnete Ringbünde 16, 18, die durch einen Mittelsteg 20 voneinander beabstandet sind. Die Stirnflächenabschnitte 22, 24 des Steuerkolbens 14 sind ebenfalls in der Axialbohrung geführt und mit nicht dargestellten Druckfedern beaufschlagt, so daß der Steuerkolben 14 in seine in Figur 1 dargestellte Grundposition vorgespannt ist. Der Steuerkolben 14 wird von einer gestrichelt angedeuteten, einseitig geschlossenen Axialbohrung 26 durchsetzt, die in dem in Figur 1 linken Stirnflächenabschnitt 22 des Steuerkolbens 14 mündet. In der Umfangsfläche der beiden Ringbünde 16, 18 sind jeweils eine oder mehrere Radialbohrungen 28, 30 ausgebildet, die in der Axialbohrung 26 münden.There is an axial bore in the housing 12 of the proportional valve 2 formed in which a control piston 14 is axially displaceable is led. The control piston 14 has two each ring collars 16, 18 assigned to a working connection A, B, which are spaced apart by a central web 20. The end face sections 22, 24 of the control piston 14 are also guided in the axial bore and not shown Pressurized springs, so that the control piston 14 biased into its basic position shown in Figure 1 is. The control piston 14 is dashed by one indicated, one-sided closed axial bore 26 penetrates that in the left in Figure 1 end face section 22 of the control piston 14 opens. In the peripheral area the two ring collars 16, 18 are each one or more Radial bores 28, 30 formed in the axial bore 26 lead to.

    Die Axialbohrung 26 hat im Bereich des Stirnflächenabschnittes 22 einen nicht dargestellten Ventilsitz, der mit einem Meßkolben 32 zusammenwirkt, dessen vom Ventilsitz entfernter Abschnitt in Axialrichtung aus dem Steuerkolben 14 herausragt.The axial bore 26 has in the region of the end face section 22 a valve seat, not shown, with a volumetric piston 32 cooperates, the valve seat removed section in the axial direction from the control piston 14 protrudes.

    In der in Figur 1 dargestellten Grundposition ist im Abstand zu dem freien Endabschnitt des Meßkolbens 32 ein gehäusefester Anschlag 34 ausgebildet. Hinsichtlich des konkreten Aufbaus des Meßkolbens 32 und des Ventilsitzes der Axialbohrung 26 sei beispielhaft auf die Offenbarung der eingangs genannten WO 98/05870 A1 verwiesen, bei der ebenfalls ein Meßkolben in einem Steuerkolben geführt ist.In the basic position shown in Figure 1 is in Distance to the free end portion of the volumetric flask 32 Stop 34 fixed to the housing. Regarding the concrete structure of the volumetric piston 32 and the valve seat the axial bore 26 is exemplary of the disclosure referred to at the beginning of WO 98/05870 A1, in which a volumetric flask is also guided in a control piston.

    Wie des weiteren Figur 1 entnehmbar ist, hat das Gehäuse 2 im Bereich des Stirnflächenabschnitte 22, 24 zwei mit dem Tankanschluß S verbundene Tankräume 36, 38. Im Bereich der beiden Ringbünde 16, 18 sind im Gehäuse 2 ein erster Steuerraum 40 bzw. ein zweiter Steuerraum 42 ausgebildet, während im Bereich des Mittelstegs 20 ein Drucksteuerraum 44 vorgesehen ist.As can also be seen in FIG. 1, the housing has 2 in the area of the end face sections 22, 24 Tank rooms 36, 38 connected to the tank connection S. In the area of the two ring collars 16, 18 are a first in the housing 2 Control room 40 or a second control room 42 formed, while in the area of the central web 20 a pressure control room 44 is provided.

    Die stirnseitigen Umfangskanten der beiden Ringbünde 16, 18 sind als Steuerkanten mit jeweils einer oder mehreren am Umfang verteilten Feinsteuerkerben 46, 48, 50, 52 ausgebildet, von denen in Figur 1 beispielhaft jeweils nur eine der Kerben dargestellt ist.The front circumferential edges of the two ring collars 16, 18 are control edges each with one or more Fine control notches 46, 48, 50, 52 distributed around the circumference formed, of which only one example in Figure 1 one of the notches is shown.

    In der in Figur 1 dargestellten Grundposition ist über die an der linken Ringstirnfläche des Ringbundes 16 ausgebildeten Feinsteuerkerben 52 die Verbindung zwischen dem ersten Steuerraum 40 und dem Tankraum 36 aufgesteuert, so daß das Druckmittel aus einem Zylinderraum 54 des als Diffenrentialzylinder ausgeführten Hydrozylinders zum Tank T abströmen kann und die nicht dargestellte Vorschubwalze entlastet ist. Die Verbindung zwischen dem Drucksteuerraum 44 und den beiden benachbarten Steuerräumen 40, 42 ist abgesperrt. Entsprechend ist auch die Verbindung zwischen dem zweiten Steuerraum 42 und dem Tankraum 38 geschlossen, so daß ein Ringraum 56 des Verbrauchers sowohl zum Tankanschluß S als auch zum Druckanschluß P hin abgesperrt ist.In the basic position shown in Figure 1 is over those formed on the left end face of the collar 16 Fine control notches 52 the connection between the first control chamber 40 and the tank chamber 36 opened, see above that the pressure medium from a cylinder space 54 as a differential cylinder executed hydraulic cylinder to tank T can flow and the feed roller, not shown is relieved. The connection between the pressure control room 44 and the two adjacent control rooms 40, 42 is cordoned off. The connection between the second control room 42 and the tank room 38 closed, see above that an annulus 56 of the consumer both to the tank connection S as well as the pressure port P is shut off.

    Die beiden Radialbohrungen 28, 30 sind in der dargestellten Grundposition von den Umfangswandungen zwischen den Räumen 40, 44 und 44, 42 überdeckt und somit umfangsseitig verschlossen.The two radial bores 28, 30 are shown in the Basic position of the peripheral walls between rooms 40, 44 and 44, 42 covered and thus circumferentially locked.

    Die Ansteuerung des Steuerkolbens 14 kann entweder hydraulisch durch Anlegen eines Steuerdruckes in stirnseitige Steuerräume 60, 62 oder über Magnetventile erfolgen, deren Stößel die Stirnflächen des Steuerkolbens 14 beaufschlagen.The control of the control piston 14 can either be hydraulic by applying a control pressure in the front Control rooms 60, 62 or via solenoid valves, the Tappet act on the end faces of the control piston 14.

    Wie in Figur 1 gestrichelt angedeutet ist, wird der in der Axialbohrung 26 herrschende Druck über einen LS-Kanal 64 abgegriffen und über einen Steueranschluß LS zu der Eingangsdruckwaage 10 geführt, so daß in Abhängigkeit von dem in der Axialbohrung 26 herrschenden Lastdruck die Druckmittelzufuhr zum Proportionalventil 2 über die Hydropumpe 6 einstellbar ist.As indicated by dashed lines in Figure 1, the in the axial bore 26 prevailing pressure via an LS channel 64 tapped and via a control connection LS to the inlet pressure compensator 10 out, so that depending on the the pressure medium supply prevailing in the axial bore 26 to the proportional valve 2 via the hydraulic pump 6 is adjustable.

    Figur 2 zeigt verschiedene Axialpositionen des Steuerkolbens 14 des Proportionalventils 2. Die in Figur 2a dargestellte Grundposition entspricht der in Figur 1 dargestellten federvorgespannten Mittelstellung des Steuerkolbens 14, in der der Steuerraum 40 mit dem Tankraum 36 verbunden ist, während die Räume 40, 44, 42 keine Verbindung untereinander haben.Figure 2 shows various axial positions of the control piston 14 of the proportional valve 2. The one shown in FIG. 2a Basic position corresponds to that shown in Figure 1 spring-loaded central position of the control piston 14, in which the control room 40 is connected to the tank room 36 while rooms 40, 44, 42 are not connected have with each other.

    Bei Beaufschlagung des in Figur 2 rechten Stirnflächenabschnittes 24 mit einem Steuerdruck oder der von einem Elektromagneten aufgebrachten Stellkraft wird der Steuerkolben 14 aus der in Figur 2a dargestellten Grundposition nach links bewegt. In der in Figur 2b dargestellten Arbeitsposition befindet sich der Steuerkolben 14 in einer Relativposition, in der der erste Steuerraum 40 gegenüber dem Tankraum 36 und dem Drucksteuerraum 44 abgesperrt ist. When the right end face section in FIG. 2 is acted upon 24 with a control pressure or that of one Actuating force applied to the electromagnet becomes the control piston 14 from the basic position shown in FIG. 2a moved to the left. In the working position shown in Figure 2b is the control piston 14 in one Relative position in which the first control room 40 is opposite the tank room 36 and the pressure control room 44 is closed off.

    Die Radialbohrung 28 wird durch die Steuerkante des ersten Steuerraums 40 aufgesteuert, so daß der am Arbeitsanschluß A herrschende Druck, d. h. der Druck im Zylinderraum 54 in der Axialbohrung 26 und damit auch im LS-Kanal 64 anliegt. Die Verbindung zwischen dem Drucksteuerraum 44 und dem zweiten Steuerraum 42 ist durch den Ringbund 18 geschlossen, während über die Steuerkerben 46 der Tankraum 38 mit dem zweiten Steuerraum 42 verbunden ist. D. h., in der in Fig. 2b dargestellten Gleichgewichtsposition erfolgt keine Druckmittelzufuhr über den Arbeitsanschluß A zum Verbraucher 54, während das Druckmittel im Ringraum 56 des Verbrauchers 4 über den Arbeitsanschluß B und den Tankanschluß S zum Tank T hin abströmen kann.The radial bore 28 is through the control edge of the first Control room 40 opened, so that at the working connection A prevailing pressure, i. H. the pressure in the cylinder space 54 in the axial bore 26 and thus also in the LS channel 64. The connection between the pressure control chamber 44 and the second control chamber 42 is closed by the collar 18, while over the control notches 46 of the tank space 38 is connected to the second control room 42. That is, in the in 2b, there is no equilibrium position Pressure medium supply via the working connection A to the consumer 54, while the pressure medium in the annulus 56 of the consumer 4 via the working connection B and the tank connection S can flow out to tank T.

    Bei der Auslenkung des Steuerkolbens 14 läuft der Meßkolben 32 auf den Anschlag 34 auf, so daß der Meßkolben 32 von dem nicht dargestellten Ventilsitz abgehoben und die Stirnfläche des in Figur 2 linken Stirnflächenabschnittes 22 mit dem Lastdruck am Verbraucher 4 beaufschlagt wird. In Abhängigkeit von dem auf den Steuerkolben wirkenden Steuerdruck bzw. der Kraft des Elektromagneten einerseits und von dem Lastdruck am Verbraucher 4 und der Kraft der in Schließrichtung wirkenden - nicht dargestellten Druckfeder - stellt sich eine Gleichgewichtsposition ein, die bei geeigneter Wahl der Stirnflächenverhältnisse des Steuerkolbens 14 und des Meßkolbens 32 sowie der Kraft der Druckfeder der in Figur 2b dargestellten Arbeitsposition entspricht, in der die Vorschubwalze mit einem vorbestimmten Druck gegen den Baustamm vorgespannt ist.When the control piston 14 is deflected, the measuring piston runs 32 on the stop 34 so that the measuring piston 32nd lifted from the valve seat, not shown, and the End face of the left end face section in FIG. 2 22 is subjected to the load pressure at the consumer 4. In Dependence on the control pressure acting on the control piston or the force of the electromagnet on the one hand and by the load pressure at the consumer 4 and the force of the Acting closing direction - not shown compression spring - An equilibrium position is established, which, if appropriate Choice of the face area ratios of the control piston 14 and the measuring piston 32 and the force of the compression spring corresponds to the working position shown in FIG. 2b, in which the feed roller with a predetermined Pressure is biased against the building trunk.

    Beim Absinken des in Schließrichtung wirkenden Lastdruckes am Verbraucher 4 wird der Steuerkolben 14 aus der in Figur 2b dargestellten Arbeitsposition in die in Figur 2c bewegt, in der die Verbindung zwischen dem Drucksteuerraum 44 und dem ersten Steurerraum 40 über die Feinsteuerkerben 50 aufgesteuert ist. Des weiteren ist die Verbindung zwischen dem zweiten Steuerraum 42 und dem Tankraum 38 geöffnet. Das Druckmittel wird über den Arbeitsanschluß A in den Zylinderraum 54 geführt und das im Ringraum 56 vorhandene Druckmittel wird über den Arbeitsanschluß B und den Tankanschluß S zum Tank T zurückgeführt - der Hydrozylinder 4 wird ausgefahren und der Anpreßdruck der Vorschubwalzen erhöht. Bei Erhöhung des Druckes im Zylinderraum 54 bewegt sich der Steuerkolben 14 aufgrund des an seiner Stirnseite über die Radialbohrung 28 abgegriffenen ansteigenden Lastdrucks wieder in die in Figur 2 b dargestellte Arbeitsposition zurück.When the load pressure acting in the closing direction drops on the consumer 4, the control piston 14 from the 2b shown in the working position in the figure 2c moves in the connection between the pressure control room 44 and the first control room 40 via the fine control notches 50 is controlled. Furthermore, the connection opened between the second control room 42 and the tank room 38. The pressure medium is in via the working connection A in guided the cylinder space 54 and the existing in the annular space 56 Pressure medium is via the working connection B and the Tank connection S returned to tank T - the hydraulic cylinder 4 is extended and the contact pressure of the feed rollers elevated. Moves when the pressure in the cylinder space 54 increases the control piston 14 due to the on its end face Rising load pressure tapped via the radial bore 28 back to the working position shown in Figure 2 b back.

    In dem Fall, in dem die Vorschubwalze einen Ast oder eine sonstige Radialverdickung des Stammes überfährt, wird die Vorschubwalze mit einer hohen Anpreßkraft beaufschlagt, so daß der Kolben des Hydrozylinders 4 in Einfahrrichtung beaufschlagt ist. Dies führt zu einer Druckerhöhung im Zylinderraum 54 und somit zu einer Erhöhung des am Arbeitsanschluß A anliegenden Lastdruckes. Dieser erhöhte Lastdruck wird über die gemäß Figur 2c aufgesteuerte Radialbohrung 28 zur Stirnfläche des linken Stirnflächenabschnittes 22 geführt, so daß der Steuerkolben 14 durch den auf seine linke Stirnfläche wirkenden, erhöhten Lastdruck aus der in den Figuren 2b und 2c dargestellten Positionen in Richtung zur Grundposition zurückbewegt wird. Der Steuerkolben 14 wird in Abhängigkeit von dem anliegenden erhöhten Lastdruck und von dem an seiner rechten Stirnseite wirksamen Steuerdruck in eine Druckregelposition gebracht, die in Figur 2d dargestellt ist. In dieser Druckregelposition ist die Radialbohrung 28 gerade noch geöffnet, so daß der Druck am Arbeitsanschluß A als Lastdruck an der linken Stirnfläche des Steuerkolbens 14 wirksam ist. Gleichzeitig ist die Verbindung zwischen dem ersten Steuerraum 40 und dem benachbarten Tankraum 36 über die Feinsteuerkerben 52 aufgesteuert, so daß Druckmittel aus dem Zylinderraum 54 über den Arbeitsanschluß A, den Steuerraum 40, die Feinsteuerkerben 52, den Tankraum 36 und den Tankanschluß S zum Tank T hin abströmen kann. Der Druck im Zylinderraum 54 läßt sich dadurch auf einen vorbestimmten Maximaldruck begrenzen, der in Abhängigkeit von dem Steuerdruck und dem Durchmesser des in der Druckregelposition noch immer aufgesteuerten Meßkolben 32 einstellbar ist. In dieser Druckregelposition ist weiterhin die Verbindung zwischen dem zweiten Steuerraum 42 und dem Tankraum 38 geöffnet, so daß das Druckmittel aus dem Ringraum 56 zum Tank T hin abströmen kann. Durch das Absinken des Lastdrucks am Arbeitsanschluß A verringert sich auch der auf den linken Stirnflächenabschnitt 22 wirksame Druck, so daß der Steuerkolben 14 aus der in Figur 2d dargestellten Druckregelposition in die Arbeitsposition gemäß Figur 2b zurückbewegt wird, in der die Verbindung des Zylinderraums 54 mit dem Tankanschluß S abgesperrt ist uns somit der Druck im Zylinderraum 54 dem eingestellten Individualdruck entspricht.In the case where the feed roller is a branch or another radial thickening of the trunk is run over the feed roller is subjected to a high contact pressure, so that the piston of the hydraulic cylinder 4 in the retracting direction is acted upon. This leads to an increase in pressure in the cylinder space 54 and thus to an increase in the work connection A applied load pressure. This increased load pressure is opened via the radial bore 28 according to FIG. 2c led to the end face of the left end face section 22, so that the spool 14 through the on its left End face acting, increased load pressure from the in the Figures 2b and 2c shown positions towards Basic position is moved back. The control piston 14 is depending on the applied increased load pressure and from the control pressure effective on its right face brought into a pressure control position, which is shown in Figure 2d is. The radial bore is in this pressure control position 28 just opened, so that the pressure at the work connection A as the load pressure on the left face of the Control piston 14 is effective. At the same time, the connection between the first control room 40 and the neighboring one Tank room 36 controlled via the fine control notches 52, see above that pressure medium from the cylinder chamber 54 via the working connection A, the control room 40, the fine control notches 52, the Flow out of the tank chamber 36 and the tank connection S towards the tank T. can. The pressure in the cylinder space 54 can thereby limit a predetermined maximum pressure which is dependent of the control pressure and the diameter of the in the Pressure control position still open measuring piston 32 is adjustable. In this pressure control position is still the connection between the second control room 42 and the Tank space 38 opened so that the pressure medium from the annular space 56 can flow out to the tank T. By sinking the load pressure at the working connection A also decreases the pressure acting on the left end face section 22, so that the control piston 14 from that shown in Figure 2d Pressure control position in the working position according to the figure 2b is moved back in the connection of the cylinder space 54 with the tank connection S is therefore blocked the pressure in the cylinder space 54 the set individual pressure equivalent.

    In der Druckregelposition ist somit die Verbindung des ersten Steuerraums 40 zum Tankanschluß S und zur Axialbohrung 26 gleichzeitig geöffnet. Dies wird dadurch erreicht, daß der hydraulisch wirksame Abstand zwischen den Steuerkerben 52 und der in der Axialbohrung 26 mündenden Radialbohrung 28 geringer als die in Axialrichtung wirkensame Breite des ersten Steuerraums 40 gewählt ist.The connection of the first is thus in the pressure control position Control room 40 to the tank connection S and the axial bore 26 open at the same time. This is achieved in that the hydraulically effective distance between the control notches 52 and the radial bore opening into the axial bore 26 28 less than the effective width in the axial direction of the first control room 40 is selected.

    Zum Abheben der Vorschubwalze vom Stamm wird die in Figur 2 linke Stirnfläche des Steuerkolbens 14 mit einem Steuerdruck oder der Kraft eines Elektromagneten beaufschlagt, so daß der Steuerkolben 14 aus der Grundposition gemäß Figur 2a in die in Figur 2e dargestellte Position bewegt wird. Dabei ist der Steuerraum 40 über die Feinsteuerkerben 52 mit dem Tankraum 36 verbunden, während die Feinsteuerkerben 48 die Verbindung zwischen dem Drucksteuerraum 44 und dem zweiten Steuerraum 42 aufsteuern, so daß das Druckmittel über den Arbeitsanschluß B in den Ringraum 56 geführt wird und aus dem Zylinderraum 54 über den Arbeitsanschluß A zum Tank T zurückströmt. Bei der Axialverschiebung des Steuerkolbens 14 nach rechts zur Druckbeaufschlagung des Arbeitsanschlusses B ist die Radialbohrung 28 geschlossen, während die Radialbohrung 30 mit Bezug zum zweiten Steuerraum 42 geöffnet ist, so daß der am Arbeitsanschluß B herrschende Lastdruck über die Radialbohrung 30 und die Axialbohrung 26 in den LS-Kanal 64 eingspeist wird. Der Hydrozylinder wird eingefahren und die Vorschubwalzen vom Stamm wegbewegt.To lift the feed roller from the log, use the figure 2 left end face of the control piston 14 with a Control pressure or the force of an electromagnet, so that the control piston 14 from the basic position 2a moved into the position shown in Figure 2e becomes. The control room 40 is over the fine control notches 52 connected to the tank room 36 while the fine control notches 48 the connection between the pressure control room 44 and the second control room 42 open, so that Pressure medium via the working connection B into the annular space 56 is guided and out of the cylinder space 54 via the working connection A flows back to tank T. With the axial displacement of the control piston 14 to the right for pressurization of the working connection B, the radial bore 28 is closed, while the radial bore 30 is related to the second Control room 42 is open, so that at the work connection B prevailing load pressure over the radial bore 30 and the axial bore 26 is fed into the LS channel 64. The hydraulic cylinder is retracted and the feed rollers moved away from the trunk.

    Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Proportionalventils sind somit auf äußerst kompakte Weise zwei Grundfunktionen:

  • 1. die Funktion eines proportionalen Wegeventils und
  • 2. die Funktion eines proportionalen Druckregelventils
    • in einer einzigen, robusten und einfach aufgebauten Ventileinrichtung zusammengefaßt. Wie erwähnt, kann anstelle der Elektromagneten auch eine hydraulische Beaufschlagung oder ähnliches erfolgen. Die beiden vorgenannten Funktionen sind proportional ausgeführt, so daß eine exakte Steuerung des über den Verbraucher 4 betätigten Werkzeuges ermöglicht ist.Due to the inventive design of the proportional valve, two basic functions are thus in an extremely compact manner:
  • 1. the function of a proportional directional valve and
  • 2. the function of a proportional pressure control valve
    • combined in a single, robust and simply constructed valve device. As mentioned, hydraulic action or the like can also take place instead of the electromagnets. The two aforementioned functions are carried out proportionally, so that precise control of the tool actuated by the consumer 4 is made possible.

    Mit der vorbeschriebenen Ventileinrichtung läßt sich die Druckkraft in Abhängigkeit vom Durchmesser des Stammes und von der Arbeitsphase (Sägen, Vorschub etc.) zuverlässig in den optimalen Bereichen halten, so daß eine Überlastung des Harvesterkopfes praktisch ausgeschlossen ist.With the valve device described above can be the pressure force depending on the diameter of the trunk and reliable from the work phase (sawing, feed, etc.) keep in the optimal areas so that an overload the harvester head is practically excluded.

    Offenbart ist eine Ventileinrichtung zur Ansteuerung eines Verbrauchers, insbesondere eines Werkzeuges eines Harvesterkopfes, bei dem ein Steuerkolben zur Steuerung der Druckmittelpfade zwischen einer Hydropumpe und dem Verbraucher vorgesehen ist. Der am Verbraucher wirkende Lastdruck wirkt in Schließrichtung auf den Steuerkolben, wobei dieser bei Überschreiten eines Grenz-Lastdruckes in eine Regelposition bewegbar ist, in der der Druck am Verbraucher zu einem Tank hin abbaubar ist und der am Verbraucher wirksame Lastdruck weiter zur Stirnfläche des Steuerkolbens gemeldet wird.A valve device for actuation is disclosed a consumer, in particular a tool Harvester head, in which a control piston for controlling the Pressure medium paths between a hydraulic pump and the consumer is provided. The load pressure acting on the consumer acts on the control piston in the closing direction when a limit load pressure is exceeded in a control position is movable in which the pressure on the consumer becomes one Tank is degradable and the most effective on the consumer Load pressure reported further to the face of the control piston becomes.

    Claims (9)

    Ventileinrichtung zur Ansteuerung eines Verbrauchers (4), mit einem Druckanschluß (P) und zumindest einem Arbeitsanschluß (A, B) und einem Tankanschluß (S) und mit einem Steuerkolben (14), der in eine Position bewegbar ist, in der der Druckanschluß (P) zur Druckmittelversorgung des Verbrauchers (4) mit dem Arbeitsanschluß (A, B) verbunden ist, wobei der am Verbraucher (4) wirkende Lastdruck über eine Steuerleitung (26, 28, 30) zu einer in Schließrichtung wirkenden Stirnfläche (22) des Steuerkolbens (14) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (14) bei Überschreiten eines Grenz-Lastdruckes in eine Regelposition bewegbar ist, in der der Arbeitsanschluß (A) mit dem Tankanschluß (S) verbunden ist und in der ein dem Lastdruck entsprechender Druck auf die Stirnfläche des Steuerkolbens (14) wirkt.Valve device for controlling a consumer (4), with a pressure connection (P) and at least one working connection (A, B) and a tank connection (S) and with a control piston (14) which can be moved into a position in which the pressure connection ( P) for supplying pressure medium to the consumer (4) is connected to the working connection (A, B), the load pressure acting on the consumer (4) via a control line (26, 28, 30) to an end face (22) of the control piston acting in the closing direction (14) is guided, characterized in that the control piston (14) can be moved when a limit load pressure is exceeded into a control position in which the working connection (A) is connected to the tank connection (S) and in which a pressure corresponding to the load pressure acts on the end face of the control piston (14). Ventileinrichtung nach Patentanspruch 1, wobei im Bereich der Stirnfläche (22) im Steuerkolben (14) ein Meßkolben (32) geführt ist, der über den Lastdruck in eine die Druckmittelverbindung zur Stirnfläche (22) absperrende Schließstellung beaufschlagt ist und der bei Auslenkung des Steuerkolbens (14) gegen einen Anschlag (34) bewegbar ist, so daß der Lastdruck bei geöffnetem Meßkolben (32) die Stirnfläche (22) beaufschlagt.Valve device according to claim 1, wherein in the area the end face (22) in the control piston (14) a volumetric flask (32) is guided, which via the load pressure in a Shut off the pressure medium connection to the end face (22) Closed position is applied and the deflection of the Control piston (14) is movable against a stop (34), so that the load pressure when the volumetric flask (32) is open End face (22) acted upon. Ventileinrichtung nach Patentanspruch 2, wobei der Steuerkolben (14) zumindest eine in einer Axialbohrung (26) mündende Radialbohrung (28) hat, über die der Meßkolben (32) in Schließrichtung mit dem Lastdruck am Verbraucher (4) beaufschlagbar ist und die in der Regelposition mit Bezug zum Arbeitsanschluß (A) aufgesteuert ist. Valve device according to claim 2, wherein the Control piston (14) at least one in an axial bore (26) has opening radial bore (28) through which the volumetric flask (32) in the closing direction with the load pressure on the consumer (4) can be acted upon and which is in the control position with reference to the working connection (A) is turned on. Ventileinrichtung nach Patentanspruch 3, wobei der Steuerkolben (14) einen Ringbund (16) hat, dessen eine Steuerkante (52) die Verbindung zum Tankanschluß (S) aufsteuert und in dem die Radialbohrung (28) mündet, wobei der hydraulisch wirksame Abstand zwischen der Steuerkante (52) und der Radialbohrung (28) geringer als die wirksame Breite eines dem Arbeitsanschluß (A) zugeordneten Steuerraums (40) ist.Valve device according to claim 3, wherein the Control piston (14) has an annular collar (16), one of which Control edge (52) opens the connection to the tank connection (S) and in which the radial bore (28) opens, the hydraulically effective distance between the control edge (52) and the radial bore (28) is less than the effective width a control room (40) assigned to the working connection (A) is. Ventileinrichtung nach Patentanspruch 3 oder 4, mit einem weiteren Arbeitsanschluß (B), der über einen zweiten Ringbund (18) des Steuerkolbens (14) aufsteuerbar ist, wobei der Ringbund (18) eine weitere, in der Axialbohrung (26) mündende Radialbohrung (30) hat, über die bei aufgesteurtem Arbeitsanschluß (B) der Lastdruck abgreifbar ist.Valve device according to claim 3 or 4, with a further work connection (B), which has a second Ring collar (18) of the control piston (14) can be opened, wherein the collar (18) another one in the axial bore (26) opening radial bore (30), via which when open Working connection (B) the load pressure can be tapped. Ventileinrichtung nach einem der Patentansprüche 3 bis 5, mit einem Lastmeldekanal (64), der einerseits mit einer Axialbohrung (26) und andererseits mit einer Regeleinrichtung (10) einer Hydropumpe (6) verbunden ist.Valve device according to one of the claims 3 to 5, with a load reporting channel (64), on the one hand with a Axial bore (26) and on the other hand with a control device (10) a hydraulic pump (6) is connected. Ventileinrichtung nach den Patentansprüchen 2, 5 oder 6, wobei jedem Arbeitsanschluß (A, B) ein Meßkolben (32) zur Beaufschlagung der Stirnflächen (22, 24) des Steuerkolbens (14) mit dem Lastdruck an einem der Arbeitsanschlüsse (A, B) zugeordnet ist.Valve device according to claims 2, 5 or 6, with each working connection (A, B) a volumetric flask (32) to act on the end faces (22, 24) of the control piston (14) with the load pressure at one of the working connections (A, B) is assigned. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Auslenkung des Steuerkolbens (14) über einen Steuerdruck oder über Elektromagnete erfolgt.Valve device according to one of the preceding claims, the deflection of the control piston (14) via a control pressure or via electromagnets. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der angesteuerte Verbraucher ein Werkzeug eines Harvesterkopfes ist.Valve device according to one of the preceding claims, where the controlled consumer is a tool a harvester head.
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