DE2602328A1 - Stroemungsmitteldurchsatzregler - Google Patents

Description

Patentanwälte

Dipl. Ing. H. Hauck

Dipl. Phys. W. Schmitz

Dipl. Ing. E. Graalfs 9 R Π 9 ^ 9 8

Dipl. Ing. W. Wehnert £ Ό U Z O Z O

Dipl. Phys. VV. Carstens
8 München 2
Mozartstr. 23

The Bendix Corporation

Executive Offices

Bendix Center 16. Januar 1976

Southfield, Mich. 48075 , USA Anwaltsakte: M-3776

Strömungsmitteldurensatzregler

Die Erfindung betrifft einen Strömungsmitteldurchsatzregler, bei welchem ein Steuerventil über einen Stapel von ringförmigen Scheiben stetig eine Anzahl von im allgemeinen radial gerichteten Wegen oder Gängen öffnet, damit das Strömungsmittel in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung des Steuerventils von einer geschlossenen oder einer "Null-Stellung" in einer direkten oder einer Gegenrichtung fließen kann.

Bei vielen Anwendungen der Durchflußregelung besteht eine Notwendigkeit für Einrichtungen, welche den Durchsatz von Strömungsmitteln ohne übermäßigen Verschleiß, starke Geräusche oder Schwingungen verändern können. Der Begriff "Drosselung" wird , allgemein auf die Funktion der Änderung oder Einstellung des i Strömungsmittelflusses in einem Bereich von Durchsätzen angewandtl

I Die verschiedenen Einrichtungen, mit welchen diese Punktion er- \

füllt wird, werden allgemein "Drosselventile" genannt, um sie von;

j Einrichtungen zu unterscheiden, deren Aufgabe es ist, den Strö- i

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, mungsweg als Sprungfunktion zu öffnen und zu schließen. Insoweit i

I : Auf-Zu-Ventile nicht augenblicklich öffnen oder schließen, so daß|

zum Zeitpunkt des öffnens oder Schließens in ihnen Drosselgeräusche oder Schwingungen entstehen, gilt die Erfindung auch für die4 se Art von Ventilen, und sie sind in den Begriff "Drosselventile" miteinbezogen.

Ein normales Steuerventil zur Bedienung des Durchflusses von Hocht

bei :

druckströmungsmitteln verwendet eine Einrichtung,/welcher die

Querschnittfläche des Strömungsweges verändert wird. Diese Art
von Einrichtung erzeugt meist erhebliche Störgeräusche und Schwingungen und ist durch Hohlraumbildung oder Hohlsog äußerst schadensanfällig. Jedoch sind die bei dieser Anordnung verwandten
Vorrichtungen als Kategorie am billigsten und am bequemsten zu ^: gebrauchen. Das herkömmliche als Steuerventil arbeitende hydraulische Servoventil ist typisch für diese Art von Ventil. |

Hydraulische Anlagen von Verkehrsflugzeugen verwenden gewöhnlich : ■: Hydraulikflüssigkeiten auf Phosphatestergrundlage wegen ihrer .

feuerhemmenden Eigenschaften. Diese Strömungsmittel erwiesen ' ι sich jedoch als äußerst ätzend in den Drossel- oder Meßsteuerventilen dieser Anlagen. In der Praxis üben .sie eine elektro- _; ; chemische Fräswirkung auf die Steuerkanten der Ventile aus, die
> sich völlig vom normalen Verschleiß durch die Strömung der Flüs-
: sigkeit unterscheidet. Die Strömungsmittel wurden verbessert,
; und verschiedene Versuche zur Änderung der Ventilkonstruktion
■ erbrachten einige Vorteile. Dennoch bleibt es ein schwerwiegen-

des Problem, die Lebensdauer dieser Ventile von einigen wenigen

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Stunden auf eine annehmbare Gebrauchslebensdauer zu erhöhen, die , .jedoch bei diesen Ventilen weit unter der von Ventilen liegt, welche in den meisten anderen Strömungsmittelanlagen arbeiten. i Die Erscheinung ist auch für andere Strömungsmittel charakteristisch, jedoch ist die Heftigkeit, mit welcher sie bei hydrau- ■ lischen Anlagen auftritt, welche Strömungsmittel auf Phosphatestergrundlage verwenden, ganz außergewöhnlich. ;

Bei Anlagen, welche mit Strömungsmitteln auf Phosphatestergrundlage arbeiten, treten die stärksten Erosionszustände bei Ventilen mit störanfälligen Strömungsquerschnitten auf. Bei den betroffenen Ausführungen handelt es sich um Ventile für Plugregler, Steuerventile für Brems- und Landeklappen (Modulationsventile), Überdruckventile, die dauernde geringe Leckverluste aufweisen oder bis zu diesem Zustand erodieren, sowie andere Ventile, die als Hochdruckdifferential-Drosselventile ausgelegt sind. Wenn ein Betriebsströmungsmittelfluß besteht, und das "elektrochemische Fräsen" beginnt, setzt sich der fitzvorgang meist laufend fort, bis das Ausmaß des Leckverlustes des Ventils nicht mehr tragbar

ist. ;

;

;

j ;

In einem Versuch, dem aus dem Betrieb von Ventilen in Hochdruckanlagen entstehenden Schaden beizukommen, wurden viele Anordnungen erfunden. Die meisten von ihnen betreffen eine Art von Ablenk- oder Leitvorrichtungen, welche in der einen oder anderen . Weise den Strömungsmittelfluß teilen, und Druckabfälle an ver-

j schiedenen Stellen anstatt an einer einzigen Steuerkante bewir- j j ken. Bei einer dieser Anordnungen wird der Fluß durch eine Reihej

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ein Steuerventil umschließende zu einem Stapel gebündeter Schei- j ben in dünne Ströme geteilt, die jeweils radial über die Scheiben! in eine andere Kammer geleitet werden und von dort aus über eine ; Öffnung oder ein Rohr in eine andere Kammer, wobei die Plußrich- |

tung durch ein weiteres Rohr oder eine weitere Leitung umgekehrt j wird usw. Bei dieser Anordnung sind die an den Scheiben auftre- j tenden Druckabfälle im wesentlichen gleich denen, die durch in '. Reihe geschaltete Rohre oder öffnungen erzeugt werden. Eine bei j dieser Anordnung auftretende Schwierigkeit besteht darin, daß die Rohre oder öffnungen durch Verunreinigungen bis zu einem gewissen Grad verstopft oder blockiert werden können. Dies führt natürlich zu einer Leistungsverminderüng des Ventils, und wenn eine oder
mehrere Leitungen verstopft werden, ergibt sich eine "Totzone",
die von plötzlich erhöhten Durchsätzen begleitet ist, nachdem der' Steg des Steuerventils die Totzonenstellung durchlaufen hat. Für viele Anwendungen ist diese Art von Durchsatz verhalten unter dem
Gesichtspunkt der Steuerung äußerst unerwünscht und kann zu weiterem Verschleiß und Ausfressen des Ventils führen.

Somit besteht die Aufgabe der Erfindung darirt,- ein Verstopfen
j oder Blockieren der Rohrleitungen zu verhindern, um dadurch die
: Betriebssicherheit und Gebrauchslebensdauer von Strömungsmittel-ΐ durchsatzreglern der vorstehend beschriebenen Art zu erhöhen.

; Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfassen die im Scheiben-

! stapel ausgeformten Strömungswege je einen für eine Strömungsrichtung ausgelegten begrenzten Fließweg sowie einen dritten Strö'f

[ mungsweg, der dem Durchsatz in beiden Richtungen weniger Wider- ;

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stand bietet. Die Scheiben des Stapels besitzen nach einem be- ! stimmten Schema ausgelegte öffnungen, und die begrenzten Strömungswege werden, wie vorstehend erwähnt, durch öffnungen in der Form von Kammern gebildet, welche mit anderen Öffnungen in Form von Rohrleitungen in Verbindung stehen. Erfindungsgemäß besitzt eine Scheibengruppe des Stapels an ihrer inneren Oberfläche mindestens eine mit den Rohrleitungen in Verbindung stehende Aussparung, um den Pluß über den Weg in umgekehrter Richtung zu leiten, ' der für die Leitung der direkten Durchsatzrichtung ausgelegt ist, wenn das Strömungsmittel über den anderen begrenzten Fließweg so- . wie über den dritten Strömungsweg fließt.

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Be- < Schreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfin- ^; dungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen zeigen:

, Fig. 1 einen Querschnitt durch ein normales erfindungsgemäßes als Steuerventil arbeitendes Servoventilj

j Fig. 2 bis 5 schematische Darstellungen einer Steuer- und Muffen- " ventilanordnung nach Fig. 1, wobei das Steuerventil in eine; erste, zweite, dritte und vierte Stellung versetzt istj ;

Fig. 6 bis 14 Grundrisse von neun Scheibenarten, die in dem Ventil der Fig. 1 verwendet werden können;

Fig.15 ein Durchsatzkurvenbild;

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ι i

Fig.16 einen Schnitt durch ein in Fig. 1 gezeigtes Scheiben- < ! stapel mit den in den Fign. 6 bis 14 gezeigten Einzel- ; scheiben.

Der Zweck eines Durchsatzregelventils 10 besteht darin, die Strö- ' mungsmittelversorgung eines externen Verbrauchers wie eines Zylinders zu regeln. Strömungsmittel gelangt von einer nicht gezeigten Quelle zu einem Eintrittsrohr 12, und der Fluß wird vom Ventil 10 über an entgegengesetzten Seiten eines Kolbens 15 angeschlossene Austrittsleitungen 14 und 16 an einen Steuerzylinder 13 geleitet. Im Ventil 10 ist eine im allgemeinen zylinderförmige Kammer 18 mit einer Anzahl von verschiedenen Durchmessern angeordnet. In der Kammer 18 befindet sich eine feststehende Muffe 20 mit einer Anzahl von entsprechend angepaßten Durchmessern. In der Muffe 20 ist ein Steuerventil 22 axial beweglich gelagert, das mechanisch direkt durch ein drehbares Steuerglied 24 betätigt wird, dessen verlängerter Arm 26 mit dem Steuerventil 22 in Eingriff steht.

iDas über das Einlaßrohr 12 eintretende Strömungsmittel durchläuft ;

ein herkömmliches Drosselventil 28 sowie ein Rohr oder eine Reihe j

von Rohren 30, welche radial durch die Seitenwand der Muffe 20 ge-j

führt sind, um die Verbindung mit einer Kammer 32 herzustellen. Die Enden der Kammer 32 werden durch zwei Stege 34 und 36 gebildet, welche sich so mit dem Steuerventil 22 axial bewegen, daß Hochdruckströmungsmittel von der Kammer 32 in eines der Zylinderversorgungsrohre 14 oder 16 geleitet wird. Wenn das Steuerventil 22 nach links versetzt wird, wird auch der Steg nach links ver-

j setzt und öffnet damit die Verbindung zwischen der Kammer 32 und

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I der Rohrleitung 14.. Gleichzeitig bewegt sich auch der Steg 36

! nach links und öffnet die Verbindung zwischen der Leitung 16 und

! einer Kammer 38 welche mit dem Rücklaufströmungsmittel über eine

■ Leitung 40 verbunden ist. Dies ergibt eine Rechtsbewegung des j ; Kolbens 15. Eine Versetzung des Ventils 22 in Gegenrichtung er- |

gibt für das Hochdruckströmungsmittel eine Verbindung zwischen j

i der Kammer 32 und der Leitung 16, wodurch Strömungsmittel links i ! j

^; vom Zylinder I5 über die Rohrleitung 14 in eine über ein Rohr 44 j ^r mit der Rückleitung 40 verbundene Kammer 42, eine Kammer 46 sowie _: eine Durchgangsleitung 48 abgesaugt wird und eine Linksbewegung des Kolbens 15 verursacht. Die Stege 34 und 36 werden von Schei- ^: benstapeln 50 und 52 umschlossen, deren Scheiben an den Planseiten : aufeinandergestapelt sind und öffnungs- sowie Leitungsgeometrien ι umfassen, welche den Fluß in eine Anzahl von Fließwegen untertei-' : len, um den Verschleiß, Störgeräusche bzw. Fraßschäden am Ventil : weitgehend herabzusetzen, die sonst infolge der hohen auftretenj den Druckdifferenzen entstehen könnten. Es sei bemerkt, daß der Strömungsmittelfluß bei der erfindungsgemäßen Ventilauslegung entweder von innen nach außen oder von außen nach innen über die '■ Scheiben geleitet werden kann, je nachdem, welche Scheibengruppe ; berücksichtigt wird und in welcher Richtung das Ventil 22 versetzt} wird. Wegen der kleineren Wirkfläche am Innendurchmesser ist es bei dieser Art von Ventil häufig von Bedeutung, daß das Verhältnis von Durchfluß zu Versetzung entsprechend glatt gewählt wird und keine plötzlichen Änderungen auftreten, wenn das Ventil zunächst über eine Scheibe und dann über eine andere bewegt wird.

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vermeidung der Schwie-i jrigkeiten, die sich im Betrieb des in Figur 1 dargestellten Ven- j

ι '

^:tils aus einer Verstopfung oder Blockierung der durchsatzbegren- ! zenden Öffnungen oder Rohre ergeben können. Da die Scheibengeome-' trie und -formgebung großen Veränderungen unterliegen können, wird!

'zunächst der Erfindungsgedanke anhand der Schemazeichnungen 2 bis ; 5 beschrieben und anschließend eine nach diesem Erfindungsgedanken;

ί i

arbeitende Scheibenausführung. In Figur 2 ist nur der Teil des ^;

; i

■ Steuerventils 22 über der Mittellinie zusammen mit den Stegen 34 . und 36 gezeigt, die als "Durchsichtszeichnung" gegenüber der Nullstellung etwas nach links versetzt dargestellt sind. Jetzt steht das in die Leitung 30 und Kammer 32 eintretende Arbeitshochdruck- ' strömungsmittel mit einer offenen Kammer 54 an der rechten Kante ^: des Stapels 50 in Verbindung, von wo aus es über eine Reihe rechts;

1 vom Stapel 50 angeordneter Rohre und Kammern zur Durchgangsleitung 14 gelangt. Gleichzeitig fließt Strömungsmittel durch die rechts j vom Stapel 52 angeordneten Kammern und Rohre und von dort aus in

eine Scheibenkammer 56 und eine Rücklaufkammer 38·

Figur 3 ist eine im Prinzip der Figur 2 gleiche Schemazeichnung, ausgenommen daß das Ventil 22 und die Stege 34 und 36 um eine kleine Strecke nach rechts versetzt sind. Dadurch kann das in der Kammer 32 befindliche Hochdruckströmungsmittel mit einer links von ; Stapel 52 angeordneten Kammer 58 in Verbindung treten und von dort

ι i

über die anschließenden Rohre und Kammern aus der DurchgangsIei- | tung 16 austreten. Jetzt entsteht auch ein Rückfluß vom Zylinder[ über die Durchgangsleitung 14, eine Reihe von Rohren und Kammern | j links vom Stapel 50 bis zu einer Scheibenkammer βθ und einer RückJ

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laufkammer 42. Somit ist die Arbeitsweise in jeder Hinsicht analog der anhand der Figur 2 beschriebenen Betriebsweise.

'Auch Figur 4 ist eine Schemazeichnung wie die der Figuren 2 und 3/i

■ i

i ausgenommen, daß in Figur 4 das Ventil 22 und die Stege 34 und 36 j '· um einen etwas größeren Weg nach links versetzt sind als in Figur
'2. Dies bewirkt das gleiche Strömungsverhalten wie in Figur 2, ; ^:das heißt, das Strömungsmittel fließt in die Kammer 54 und den ihr ^: zugeordneten Rohren und Kammern und tritt über die/Durchgangslei-
; tung 14 aus, wobei sich auch das gleiche Rückstromverhalten von
< der Leitung 16 abwärts über die rechts vom Stapel 52 angeordneten

Rohre und Kammern über die Kammer 56 zur Rücklaufkammer 38 ergibt.

Außerdem öffnet die größere Versetzung der Stege 34 und 36 die
. weiteren Durchgangsleitungen 62 und 64 in den Stapeln 52 und 50,
' welche mit den Kammern 58 und 60 verbunden sind, wodurch Stromwege geöffnet werden, welche parallel zu den vorher aufgebauten verlau-• fen. Somit tritt das Hochdruckströmungsmittel von der Kammer 32 '-. ; zusätzlich zur Kammer 54 auch in die Leitung 64 ein, von wo es '

ί >

zur Kammer 60 fließt und über eine Reihe von dieser zugeordneten ; Rohren und Kammern in Gegenrichtung zu der vorstehend beschriebenejn

Normalrichtung, wobei es diese Rohre in Gegenrichtung spült. Der :

gleichzeitige Rücklauf strömt von der Leitung 16 über die Rohre j und Kammern zu beiden Seiten des Stapels 52, wobei er die Rücklaufkammer 38 über die mit ihr durch die Leitung 62 verbundene
Kammer 58 erreicht. Der Fluß durch die linke Seite des Stapels
verläuft in entgegengesetzter Richtung zu der vorstehend beschriebenen Normalrichtung und dient damit zur Gegenstromspülung der
j Rohre auf dieser Seite. Figuren 2 bis 5 zeigen auch große öff-

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inungen 66 und 68 in den Stapeln 50 und 52, welche eine große

^: Strömungsfläche an den Stapeln schaffen, wenn die Stege 34 und 36 I

I j

in beiden Richtungen von Null aus über eine erste Anfangsstrecke : ; j

hinausbewegt werden. Das Kurvenbild der Figur I5 zeigt, daß eine

Anfangsbewegung der Stege einen begrenzten Fluß, Kurve a, erzeugt, ferner, daß eine anschließende kleine Bewegung einen Zuwachs b
hinzufügt, und schließlich eine die Leitungen 66 und 68 öffnende
weitere Bewegung einen bis zum Sättigungspunkt mit sehr steiler ; Kurve ansteigenden Fluß erzeugt.

Figur 5 ist eine der Figur 4 gleiche Schemazeichnung, ausgenommen, daß die Stege 34 und 36 um eine Strecke nach rechts versetzt sind,· welche hinreicht, die zusätzlichen Leitungen 70 und 72 in den Stapeln 50 und 52 zu öffnen. Dadurch ist das Hochdruckströmungsmit- ; tel in der Kammer 32 nicht nur mit der Kammer 58 verbunden, sondern auch mit der Durchgangsleitung 72, welche das Strömungsmittel

zur Kammer 56 und von dort aus zu den ihr zugeordneten Kammern unci .Rohren leitet. Wieder ist infolge dieser Anordnung die Flußrich- ; ; tung der Normalrichtung entgegengesetzt, mit dem Ergebnis, daß die. ^: der Kammer 56 zugeordneten Rohre im Gegenstrom gespült werden, wo4 j bei sich dieser Strom mit dem durch die entgegengesetzte Seite dea|

! Stapels 52 fließenden vereinigt, ehe er in die Durchgangsleitung; i 16 eintritt. Auch der Rücklauf von der Leitung 14 wird geteilt,

! wobei der Normalstrom die der Kammer 60 zugeordneten Kammern und

j Rohre durchfließt, und ein Gegenspülstrom in der gleichen Richtung; durch die der Kammer 54 zugeordneten Kammern und Rohre fließt und
über die Durchgangsleitung 70 die Rücklaufkammer 42 erreicht.

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Die Figuren 6 bis 14- sind Grundrisse der einzelnen einen der Sta-

jpel bildenden Scheiben, welche in der anhand der Figuren 1 bis 5

!beschriebenen Weise arbeiten. Somit dient bei einem typischen
^:Stapel jede in der gezeigten Reihenfolge montierte Scheibe zur Er-^; ι füllung der gewünschten Aufgabe. In Abhängigkeit vom vorhandenen _; !Raum und den Sollkennlinien des Ventils können viele andere Muster !und Geometrien verwendet werden. Wenn größere Gesamtdruckabfällle oder kleinere Abfälle an jedem Rohr geschaffen werden müssen, kön- ;nen die Geometrien für mehrere Rohre oder öffnungen in jedem Weg
:ausgelegt sein. Es wird angenommen, daß der Fachmann nach der Er- \ findung Ventilkonstruktionen schaffen kann, welche die Aufgaben
;einer längeren Lebensdauer und einer Gegenstromspülfunktion für
'einen beliebig großen Bereich von Anwendungen erfüllen.

:Figur 6 ist ein Grundriß der ersteneiner Reihe von einen Stapel
j bildenden Scheiben, wie er unter den Kennzeichen 50 oder 52 in eiiner.der vorstehenden Figuren gezeigt worden ist. Eine Scheibe 7^·

I umfaßt eine erste Gruppe von öffnungen 76, die auf einer senkrechin : ten Linie/"12-Uhr-Stellung" angeordnet sind. Im Uhrzeigersinn um

etwa 6o° versetzt befindet sich eine zweite Gruppe von öffnungen \ 78 ähnlich den öffnungen 76, jedoch so auf der Scheibe angeordnet,¹ daß sie, wenn sie in die Stellung der öffnungen 76 gedreht werden j würden, sich nicht mit diesen decken, sondern diese überlappen 1 würden. Der Zweck dieser Anordnung wird nachstehend näher erläu- \ tert. Senkrecht unter den öffnungen 76 sind zwei Öffnungen 80 aus geformt, die gegenüber dem Mittelpunkt der Scheibe wie die öffnungen 78 angeordnet sind. Eine weitere Gruppe von öffnungen 82

ist um etwa 6o° im Uhrzeigersinn gegenüber den öffnungen 80 ver- 1

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setzt, und diese Gruppe ist auf der Scheibe wie die öffnungen 78 j und 80 angeordnet. Eine einzige mit der Gruppe 76 fluchtende öff-j

nung 84 schneidet die Innenkante der Scheibe 7^.

Figur 7 zeigt die zweite Scheibe 86 des Stapels, welche eine öff- | nungsanordnung 88 in "12-Uhr-Steilung" besitzt, deren Auslegung '· und Stellung den öffnungen 76 und 84 der Scheibe 74 identisch ist.!

Auf der gleichen senkrechten Linie in "6-Uhr-Stellung" befindet j sich eine Gruppe von öffnungen 90, die den öffnungen 88 identisch sind und nicht mit den öffnungen 80 der Scheibe 74 fluchten. Um _: 6o° im Uhrzeigersinn gegenüber den öffnungen 88 und 90 versetzt

befinden sich die Öffnungsgruppen 92 und 94, welche mit den öff- | nungen 78 und 82 der Scheibe "Jk identisch sind und mit diesen fluchten. ;'

• Die dritte Scheibe 96 der Reihe ist in Figur 8 gezeigt. Diese ί Scheibe besitzt die Öffnungsgruppen 98 und 100 in "12-Uhr-"und !"6-Uhr-Stellung", die mit den öffnungen 88 und 90 der Scheibe 86 j fluchten. Um etwa 6o° im Uhrzeigersinn gegenüber den öffnungen j 98 und 100 versetzt befinden sich die Öffnungsgruppen 102 und 104 welche öffnungen an der Außen- und Innenkante der Scheibe 96 umfassen, die erheblich tiefer sind als die öffnungen der Gruppen

98 und 100. Um weitere 6o° im Uhrzeigersinn gegen die Öffnungen 1

j 102 und 104 versetzt befinden sich die Schlitze I06 und I08, welche eine direkte Verbindung quer über die Scheibe von außen nach innen oder umgekehrt gewähren. Diese und andere mit diesen großen j Schlitzen versehenen Scheiben werden zunächst mit -größeren Durchmessern ausgebildet und nach dem Hartverlöten des Stapels auf die

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gezeigte Größe zugeschnitten. Diese Schlitze erfüllen die Aufgabe; der in den Figuren 2 bis 5 gezeigten Schlitze 66 und 68. ,

Figur 9 zeigt eine neben der Scheibe 96 angeordnete Scheibe 110, j deren Öffnungsgeometrie der in Figur 8 gezeigten identisch ist.
Da die Scheibe 110 direkt an der Scheibe 96 angeordnet ist, fluchten alle öffnungen dieser beiden Scheiben im Gebrauch genau. Figur 10 zeigt eine Scheibe 112, deren Schlitze 114 und II6 mit den . Schlitzen I06 und I08 der Scheibe 96 und den entsprechenden Schlitzen der Scheibe 110 fluchten. In "12-Uhr-Stellung" besitzt die
Scheibe 112 eine Anzahl sich radial über die Scheibe erstreckender kleiner öffnungen 118 sowie eine öffnung 120, die von der Innenikante in die Scheibe hineinragt. Die gleiche Öffnungsgeometrie
■ mit den öffnungen 122 und 124 ist in "6-Uhr-Stellung" gezeigt. Um , 60° im Uhrzeigersinn gegen die öffnungen 118 und 120 versetzt befinden sich die öffnungen 126 sowie die öffnung I28, und gegen die, \ öffnungen 122 und 124 um 60 im Uhrzeigersinn versetzt sind die
^! öffnungen I50 sowie die öffnung Ij52 angeordnet.

j Die in Figur 11 gezeigte Scheibe I34 besitzt in der "12-Uhr-" und

S "6-Uhr-Stellung" die Öffnungsgruppen Ij56 und I38 von derselben

j Geometrie, zu welcher öffnungen am Außenumfang der Scheibe sowie ,

ι ι

I von der Innenkante der Scheibe ausgehende tiefe öffnungen gehören.!

; i

! Gegenüber diesen öffnungen sind um 6o° im Uhrzeigersinn zwei

j Schlitze l40 und 142 versetzt angeordnet, welche mit den vorste-

I I

j hend beschriebenen Schlitzen der Figuren 8, 9 und 10 identisch ; j sind und mit diesen fluchten. Gegenüber den senkrechten öffnungerj. j sind die Öffnungsgruppen 144 und 146 um 6o° im Uhrzeigersinn ver- ;

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j setzt, welche einen von der Innenkante der Scheibe 134 ausgehenden

; Schlitz von der gewöhnlichen Tiefe oder Länge umfassen. Die in Figur 12 gezeigte Scheibe 148 ist mit der Scheibe 134 identisch und ist natürlich neben der Scheibe 134 im Stapel angeordnet.

Die Scheibe I50 der Figur I3 besitzt die Öffnungen I52 und 154 in ^: der "12-Uhr-" und "6-Uhr-Stellung", die miteinander identisch sine} und Schlitze im Außenumfang der Scheibe umfassen. Gegen diese beiden Öffnungsgruppen im Uhrzeigersinn um 6o° versetzt befinden sich die öffnungen I56 und I58 mit Schlitzen an der Innenkante der Scheibe I50 sowie anderen öffnungen, welche gegenüber den öffnungen 152 und 154 nicht fluchtend auf einem Scheibenradius angeordnet : sind.

Figur 14 zeigt die letzte Scheibe I60 dieser Reihe mit den off- ^; nungen I62 und 164, welche mit den öffnungen I52 und 154 der Schei be 13 identisch sind und mit ihnen fluchten. Um 6o° im Uhrzeiger-^ sinn gegenüber den öffnungen 162 und 164 versetzt befinden sich \ j die öffnungen I66 und 168. Die öffnungen 166 sind mit den öff- 1

· I

! nungen I56 der Scheibe I60 identisch und fluchten mit diesen, wobei sie eine öffnung an der Innenkante der Scheibe umfassen. Die

öffnungen I68 fluchten mit den beiden äußeren öffnungen I58 der Scheibe I50, doch besitzt diese Gruppe keine entsprechende öffnung: an der Innenkante der Scheibe.

Zum Verständnis des Strömungsbildes über den durch die Scheiben

j 6 bis 14 dargestellten Stapel ist zu berücksichtigen, daß diese j Scheiben eine endliche Dicke von etwa 0,005 Zoll (0,127 mm) be-

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sitzen und so angeordnet sind, daß die Scheibe 86 neben der Scheibe 74, die Scheibe 96 neben der Scheibe 86, die Scheibe 110 neben j der Scheibe 96 usw. liegt. Figur 16 ist ein Schnitt durch solch einen Stapel 52 längs einer die "12-Uhr-" und "6-Uhr-Stellung"

j schneidenden Linie. Ferner sind die Strömungsbilder zu berück-

sichtigen, die sich ergeben, wenn sich der Steg des Steuerventils fortschreitend an den Scheiben 74, 86, 96, 110 usw. vorbei-

j bewegt und sich dann in Gegenrichtung an den Scheiben I60, I50,

j 148 usw. vorüberschiebt. Zunächst sei angenommen, daß das Hochdruckströmungsmittel sich im Mittelpunkt der Scheibe neben dem Steg befindet. Das Strömungsmittel tritt ein, wenn der Steg die Scheibe 74 durchläuft, wodurch die öffnung 84 für das Hochdruckströmungsmittel geöffnet ist. Das in die öffnung 84 eintretende Strömungsmittel fließt längs den entsprechenden öffnungen in den Scheiben 86, 96, 110 und 112 bis es den tiefen Schlitz in der gleichen Stellung in der Scheibe 134 erreicht, wo es mit der Innenöffnung oder dem Innenrohr der Gruppe 118 der Scheibe 112 in Berührung kommt. Das Strömungsmittel fließt durch diese Öff- · nung und tritt in eine Kammer ein, welche durch die mittlere öff- ! nung in der "12-Uhr-Steilung" der Scheiben 110, 96, 86 und 74 ge-! bildet wird, die zusammen eine Kammer von bedeutendem Volumen dar-»

j I

stellen, welche auch mit der zweiten der Öffnungsgruppe 118 der ; Scheibe 112 in Verbindung steht. Diese öffnung ist mit einer Kam-

mer verbunden, welche aus der Mittelöffnung der Öffnungsgruppe 1> der Scheibe 134 sowie den dazu fluchtenden öffnungen in der "12-Uhr-Stellung" der Scheiben 184, I50 und I60 gebildet wird. Diese Reihe von öffnungen bilden eine Kammer, welche mit der dritten j öffnung von innen der Öffnungsgruppe II8 in Verbindung steht und

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dadurch den Durchfluß durch diese Öffnung oder dieses Rohr in eine Kammer gestattet, welche durch die Außenöffnung der in "12-Uhr-

' Stellung" befindlichen Öffnungsgruppen der Scheiben 110, 96, 86 ■ und 74 gebildet wird. Von dieser Kammer aus kann das Strömungs-. mittel dann durch die äußere der Öffnungsgruppe II8 fließen, wöbe:.

es in den als Austrittsschlitz dienenden Außenschlitz der öffnungs

j gruppe 156 der Scheibe 1^4 eintritt und damit auch in die entspre-ichenden und mit diesem fluchtenden Austrittsschlitze der Scheiben : 148, 150 und I60. Somit ist die Strömung während des ersten öffnungsschaltschrittes dadurch stark behindert, daß sie gezwungen ; ist, durch die Reihe der kleinen Öffnungen II8 zu fließen.

^! Wenn sich der Steg an der Scheibe 86 vorbeibewegt, legt er eine : weitere Öffnung an der Innenkante der Gruppe 88 frei, welche mit ί ; der Öffnung 84 fluchtet, aber auch den Eintrittsschlitz der Gruppe , 90 freigibt, welcher mit den entsprechenden Schlitzen in der "6- ; ! Uhr-Stellung" der Scheiben 96, 110, 112 sowie mit den verlänger- ; : ten Eintrittsschlitzen der Gruppe 1J58 der Scheibe 13>4 und einem ! ι entsprechenden Schlitz in der Scheibe 148 in Verbindung steht. _; Diese verlängerten Schlitze stellen die Verbindung mit der inneren der Öffnungsreihe 122 der Scheibe 112 her und damit auch d bindung mit einer Kammer, welche durch die MittelÖffnungen der "6-Uhr-Stellung" in den Scheiben 110, 96, 86 und 74 gebildet wird Die Strömung von dieser Kammer läuft dann über die zweite der öfff nungsgruppe 122 in eine Kammer, welche aus der Mittelöffnung in "6-Uhr-Steilung" der Scheiben 1^4, 148, I50 und I60 gebildet wird Man erkennt, daß dieses Strömungsbild jetzt dem des oben beschrief j benen identisch wird und eine Strömung ergibt, welche den Stapel

609832/0 6 25 ~^l6"

an den Außenöffnungen in "6-Uhr-Stellung" der Scheiben 134, 148, j

und 16O verläßt. ι

[ Eine Bewegung des Steges zur Freigabe der Innenkantenfläche der ;

i ;

I Scheibe 96 ergibt eine zusätzliche Öffnungsweite in der "6-Uhr- -^:

¹ Stellung" in der Form der inneren öffnung der Gruppe 100 sowie ; i durch Freilegung der großen Schlitze I06 und I08, welche eine I starke Strömung von der Innenseite des Stapels nach außen gestat-

j ten. Gleichzeitig kann die Strömung in die tiefen Innenöffnungen '■■ der Gruppen 102 und 104 eintreten, welche im Uhrzeigersinn um 6o° • gegen die Öffnungen 98 und 100 versetzt sind, welche mit entspre- '· chenden öffnungen in der Scheibe 110 fluchten und dadurch eine Verj bindung mit der Innenöffnung der Gruppen 126 und I30 in der Scheibe

! 112 herstellen. Diese öffnungen stehen mit Kammern in Verbindung, : welche durch die Mittelöffnung der Gruppen 144 und 146 der Scheibe : 134 sowie den entsprechenden öffnungen in den Scheiben 148, I50 und I6o gebildet werden. Das zur Außenkante dieser öffnung fließende Strömungsmittel kommuniziert dann mit der zweiten öffnung j der Gruppen 126 und I30, durchläuft dieses Rohr und tritt in eine I Kammer ein, welche durch die Mittelöffnungen an den entsprechende4 Stellungen in der Scheibe 110 sowie in den Scheiben 96, 86 und 74; gebildet wird. Die diese Kammer erreichende Strömung fließt durch die dritte öffnung der Gruppen 126 und I30, welche mit Kammern in Verbindung steht, die durch die Außenöffnung der Gruppen 144 und 146 der Scheibe Ij54 sowie den entsprechenden öffnungen in den 1 Scheiben 148, I50 und I60 gebildet wird. Wieder kommuniziert die Strömung zur äußeren dieser Kammern mit den Außenöffnungen der Gruppen 126 und I30 und stellt damit die Verbindung mit den Aus-

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trittsschlitzen der Scheiben 96 und 110 her. Dieses Strömungsbild sorgt für die Gegenspülung der öffnungen 126 und 1^0 wenn die Ströjmung in diese Richtung läuft. Bewegt sich der Steg an der Seite 110 vorbei, so wird eine weitere Strömung in die großen Schlitze

freigegeben, welche den Schlitzen I06 und I08 der Scheibe 96 ent- j sprechen, und dies sorgt für eine erhebliche Verstärkung der Ge- j

ι ■samtströmung, obwohl im wesentlichen keine zusätzliche Strömung

durch die vorstehend beschriebenen Öffnungswege oder Rohre fließt.!

'Eine weitere Vorbeibewegung über die Scheiben 112, 1^4 und 148 erbringt bei jeder Scheibe eine erhebliche Vergrößerung der durch den großen Schlitz in jeder diesen Scheiben verfügbaren Strömungsfläche, wobei diese Strömung im wesentlichen gesättigt wird, wenn der Steg; an der Scheibe 148 vorüberfährt. Ein weiterer Hub über die Schei- ^:ben 150 und I60 hinweg ergibt keine weitere Strömung, da der Abstrom dieser Scheiben die vorstehend beschriebene Anfangsströmung darstellt.

;Wenn der Steg in Gegenrichtung bewegt wird, werden die freigeleg- ^:

ten öffnungen im Mittelpunkt der Scheiben zu Austrittskanälen für ".

ι I den Rückfluß vom Hydraulikmotor. Somit verläuft die Strömung ent^

i <

j gegen der oben beschriebenen Richtung. Ein Hub des Steges über j

! 1

! die Scheibe 160 hinweg öffnet nur den Innenschlitz der Gruppe l6o,,;

ί der jedoch auch mit den fluchtenden Schlitzen der Scheiben I50, j 148, 154, 112 und dem tiefen Schlitz der Scheibe 110 in Verbindung steht, welcher seinerseits mit der dem Mittelpunkt am nächsten stehenden öffnung der Gruppe 126 kommuniziert. Dies ermöglicht den Rücklauf genau nach dem vorstehend beschriebenen Strömungsbild, jedoch in Gegenrichtung. Die Strömung tritt in die

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Außenöffnungen der Gruppe 102 der Scheibe 96 sowie inkie entsprechenden öffnungen der Scheibe 110 ein, fließt durch die Außenöffnung der Gruppe 126 und von dort aus in die Kammer, welche durch die Außenöffnung der Gruppe 144 der Scheibe 134 und die entsprechenden öffnungen in den Scheiben 148, I50 und I60 gebildet wird. Die ins Innere dieser Kammer fließende Strömung tritt in die drit-I te öffnung der Gruppe 126 ein, von wo aus sie in eine Kammer ge- ; langt, welche durch die Mittelöffnung der Gruppe 102 der Scheibe _: 96 sowie den entsprechenden öffnungen in den Scheiben 74, 86 und 110 gebildet wird. Diese Scheibe steht auch mit der zweiten öffnung von innen der Gruppe 126 in Verbindung und damit auch mit der Kammer, welche aus der Mittelöffnung der Gruppe 144 in der Scheibe 134 und den entsprechenden öffnungen in den Scheiben 148, I50 und I60 besteht. Der Innenteil dieser Kammer ist mit der Innenöffnung⁷ der Gruppe 126 verbunden, welche mit dem Langschlitz an der Innenseite der öffnungsgruppe 102 der Scheibe 96 sowie den entsprechenden ' öffnungen in der Scheibe 110 in Verbindung steht.

Eine weitere Bewegung des Steges an der Scheibe I50 vorüber ergibt; eine zusätzliche Fläche für die oben beschriebene Strömung von de Innenöffnung der Gruppe I56 und legt auch die Innenöffnung der Gruppe I58 frei, welche mit den fluchtenden öffnungen in den Schei ben 148, 134, 112 in den verlängerten öffnungen an dieser Stelle in den Scheiben 110 und 96 in Verbindung steht. Dies öffnet einen Strömungsweg von der Außenöffnung der Gruppe 104 der Scheibe 96. und der entsprechenden öffnung in der Scheibe 110, welche mit der Außenöffnung der Gruppe I30 in Verbindung steht, durch welche die Strömung in eine Kammer fließt, welche durch die Außenöffnung der

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j Gruppe l46 der Scheibe 134 und den entsprechenden Öffnungen in den

j Scheiben 148, I50 und I60 gebildet wird. Der Abstrom dieser Kam- ^: mer durchquert dann die dritte öffnung von innen der öffnungsgruppe 130 und tritt in eine Kammer ein, welche aus der Mittelöffnung 104 der Scheibe I06 und den entsprechenden öffnungen in den Schei-·

! ben 110, 86 und 74 besteht. Von dieser Kammer tritt die Strömung!

. durch die zweite öffnung der Gruppe I30 in eine Kammer ein, welch«;

; durch die Mittelöffnung der Gruppe 146 in der Scheibe 134 und den

entsprechenden öffnungen der Scheiben 148, I50 und I60 gebildet

ΐ !

wird, von wo aus sie zur Innenöffnung der Gruppe 130 und zum tie-j

. fen Einschnitt an der Innenseite der Gruppe 104 der Scheibe I06 j und ihrem Gegenstück in der Scheibe 110 fließt. Diese Strömung verstärkt dann die Strömung, welche durch den Hub des Steges über j

: die Scheibe I60 hinweg ausgelöst wurde. '^l

: Eine weitere Bewegung des Steges an der Scheibe 148 vorüber gibt j eine Gruppe von öffnungen in dieser Scheibe frei, welche genau j

I mit den öffnungen I56 und I58 der Scheibe I50 fluchten, wobei diese öffnungen einfach ein Teil der vorstehend beschriebenen Durchgangsleitungen und des vorstehend beschriebenen Strömungsbildes darstellen. Ferner werden auch die großen Schlitze in der Scheibe 148 freigegeben, welche mit den Schlitzen 140 und 142 der Scheibe 134 sowie den anderen vorstehend beschriebenen Schlit·)-zen fluchten, um eine starke Durchflußströmung durch den Stapel zu schaffen. In den "12-Uhr-" und "6-Uhr-Stellungen" der Scheiben 148 und 134 befinden sich tiefe Schlitze, welche die Innenkanten dieser Scheiben schneiden und mit den Innenöffnungen der Gruppen 118 und 122 der Scheibe 112 in Verbindung stehen (Fig.16)

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Die Gegenseite dieser Öffnungen ist mit der Mittelöffnung in den ! senkrecht ausgerichteten Öffnungen der Scheibe 110, mit den Öffnungsgruppen 98 und 100 der Scheibe 96 sowie den entsprechenden Öffnungen in den Scheiben 86 und 74 verbunden. Diese Kammer korn-,

j muniziert auch mit den zweiten Öffnungen der Gruppe II8, und die ;

j entsprechende Kammer steht mit der zweiten Öffnung der Gruppe 122 in Verbindung und von dort aus mit den Kammern, welche durch die ! Mittelöffnungen Ij56 und 1J58 der Scheibe 1J54 sowie den entspre- ^] chenden Öffnungen in den Scheiben 148, I50 und I60 gebildet werden. Diese Kammern kommunizieren wiederum mit den dritten Öffnungen der Gruppen II8 und 122, die ihrerseits mit einer Kammer in Verbindung stehen, welche durch die Außenöffnungen der Gruppen

98 und 100 der Scheibe 96 sowie den entsprechenden Öffnungen der j Scheiben 110, 86 und 74 gebildet wird. Die Außenöffnungen der

Gruppen 118 und 122 stellen die Verbindung zwischen dieser Kammer

j und den Außeneinschnitten der Gruppen I36 und I38 der Scheibe 134 I

sowie den entsprechenden Außeneinschnitten der Scheiben 148, I50 :

und 160 her. Diese Anordnung ermöglicht den Fluß in die Außeneinschnitte, über die äußere Öffnung der Gruppen II8 und 122 sowie durch die verschiedenen vorstehend beschriebenen Kammern und ^! Öffnungen, wobei er durch die Innenöffnungen der Gruppen II8 und ι 120 in die Längsschlitze an den Innenseiten der Gruppen I36 und I38 eintritt. Dieser Strömungsverlauf dient zur wirksamen Gegen-;

Stromspülung der Öffnungen der Gruppen 118 und 122, welche, wie j vorstehend beschrieben, normalerweise in Gegenrichtung durchflossen werden. |

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Außer dem vorstehend beschriebenen Stapel zeigen die Figuren 1 bis 5 einen zweiten Stapel, dessen Strömungsverläufe dem vorstehend beschriebenen direkt analog sind. Die hauptsächlichen Strömungsbilder und Strömungsrichtungen wurden anhand der Figuren 2 bis 5 beschrieben, und es ist anzunehmen, daß der Fachmann die Anordnung f des zweiten Stapels im wesentlichen als Spiegelbild des ersten ;

der ■

erkennt. Wenn außerdem /durch die Kurve b der Figur 15 dargestellte zweite StrömungsZuwachs nicht erforderlich ist, können auch in ί den Scheiben 86 und I50 Schlitze wie die Schlitze I06 und I08 der Scheibe 96 ausgeformt werden. Wenn andererseits eine zusätzliche _; begrenzte Zuwachsstufe vor dem Beginn der Hauptströmung erforder- ; lieh ist, können die großen Schlitze aus den Scheiben 96 und 148 · entfallen. In Abhängigkeit vom erforderlichen Weg des Steuerventils und der Strömungsmenge können mehr oder weniger Scheiben mit großen Schlitzen hinzugefügt werden. Durch Anordnung der öffnungen und Rohre in einem bogenförmigen oder Doppelüberlappungsmusteij¹ auf den Scheiben oder die Verbreiterung der Scheiben oder durch '. beide Maßnahmen können größere Zahlen von öffnungen verwendet wer4 den, um größere Druckabfälle zu verarbeiten oder einen ruhigeren ;

Betrieb zu gewährleisten. j

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Claims (1)

1. The Bendix Corporation

   Executive Offices !

   Bendix Center · 16. Januar I976 j

   Southfield, Mich. 48075, USA Anwaltsakte: M-3776 I

   Pat entansprüche

   f 1.J Strömungsmitteldurchsatzregler, bei welchem ein Steuerventil schrittweise eine Anzahl von im allgemeinen radial gerichteten Strömungswegen über einem Stapel von ringförmigen Scheiben öff-jnet, wodurch das Strömungsmittel in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung des Ventils von einer Schließstellung aus in einer direkten oder einer Gegenrichtung fließen kann, wobei die Strömungswege durch eine Anordnung von in den Scheiben ausgeformten Öffnungen gebildet werden und zwei begrenzte Strömungsf wege für jeweils eine Strömungsrichtung sowie einen dritten Strömungsweg umfassen, welcher der Strömung in beiden Richtungen geringeren Widerstand bietet und die die begrenzten Strömungswege bildenden Öffnungen Öffnungen in der Form von inneren und äußeren Einschnitten sowie in der Form von Kammern umfassen, welche mit Öffnungen in der Form von Rohren miteinander in Verj· bindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gruppe von Scheiben (134) im Stapel (52) an ihrer Innenfläche mindestens einen Einschnitt (13>6, I58) besitzt, welche

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   mit den öffnungen (¹¹S* 122) in Verbindung stehen, um einen Strom in Gegenrichtung auf dem Weg zu ermöglichen, der zur Leitung des Stromes in direkter Richtung ausgelegt ist, wenn das Strömungsmittel über den anderen begrenzten Strömungsweg sowie I

   über den dritten Strömungsweg fließt.
   2. Strömungsmitteldurchsatzregler nach Anspruch 1, dadurch ge-

   kennzeichnet, daß eine zweite neben der ersten

   Scheibengruppe (157) angeordnete Gruppe von Scheiben (148) eine Geometrie von öffnungen umfaßt, welche mit den öffnungen der ersten Gruppe (13²O sowie mit anderen Öffnungen fluchten, welche mindestens einen mit den Öffnungen (118, 122) in Verbindung stehenden Inneneinschnitt (136* I38) enthalten, um den Strömungs mittelfluß in direkter Richtung über den Weg zu ermöglichen, ^! der zur Leitung des Flusses in Gegenrichtung ausgelegt ist.

   j5. Strömungsmitteldurchsatzregler nach Anspruch 2, dadurch g e -j kennzeichnet, daß die fluchtenden öffnungen (1^6 ;

   bis 146) in der ersten und zweiten Scheibengruppe {lj>h-_s 148) \

   i mit den öffnungen (118, 122, 126, lj50) in Verbindung stehen. J

   4. Strömungsmitteldurchsatzregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stapel (52) eine dritte ι neben der ersten Gruppe (124) angeordnete Gruppe von Scheiben

   (112) umfaßt sowie dadurch, daß diese dritte Scheibengruppe (112) einen sich von der Innenseite zur Außenseite des Stapels (52) erstreckenden Schlitz (114, II6) besitzt. .

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   5. Strömungsmitteldurchsatzregler nach Anspruch 4, dadurch g e -i kennzeichnet, daß mindestens eine Scheibe (112) der dritten Gruppe diese Öffnungen (118, 122, 126, lj5O) besitzt♦

   609832/0625

   , ft.

   Leerseite