DE3340676A1

DE3340676A1 - Vorrichtung zum versorgen einer steueranordnung mit steuerdruckmittel

Info

Publication number: DE3340676A1
Application number: DE19833340676
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr.-Ing. 8770 Lohr Kauß
Original assignee: Mannesmann Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1983-11-10
Filing date: 1983-11-10
Publication date: 1985-05-23
Also published as: US4606258A; DE3340676C2

Description

2. November 1983 Sc

P 6880

121.442F

Mannesmann Rexroth GmbH, Jahnstraße 3-5, 8770 Lohr/Main "Vorrichtung zum Versorgen einer Steueranordnung mit Steuerdruckmittel"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einer bekannten Vorrichtung der vorgenannten Art stammt das Steuerdruckmittel von einer besonderen Steuerpumpe (DE-OS 31 06 086).

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Steueranordnung mit Steuerdruckmittel zu versorgen, das von der für den Verbraucher bestimmten Druckmittelquelle stammt. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 erfindungsgemäß gelöst. Mit Hilfe der Druckwaage wird ein am Wegeventil vorhandener Druckabfall ausgenutzt. Da das Steuerdruckmittel zum Verbraucher geführt wird, entstehen keine Steuerdruckmittelverluste.

Die Merkmale der Ansprüche 2 bis 8 betreffen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der

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- 4 - 8. November 1983 Sc

P 6880 121.442F Zeichnung. In dieser sind Vorrichtungen zum Versorgen einer Steueranordnung mit Steuerdruckmittel als Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung jeweils als Schaltbild in den Fig. 1 bis 6 schematisch dargestellt.

Ein als doppelt wirkender Arbeitszylinder ausgebildetes Stellglied 71 ist über eine Leitung 2 mit einem in beiden Richtungen durch Steuerdruck betätigbaren und als Proportionalventil ausgebildeten 5/3-Wegeventil 3a verbunden, dessen Schieber die Schaltstellungen a, b und c einnehmen kann. An das Wegeventil 3a ist über eine Leitung 4 eine Pumpe 5 angeschlossen, deren Saugleitung 6 in einen Vorratsbehälter 7 reicht. Das Wegeventil 3 ist über eine Leitung 8 mit dem Vorratsbehälter 7 verbunden. Die Leitung 4 ist über eine Leitung 19 mit einem Differenzdruckregler 72 verbunden, dessen Auslaßseite an den Vorratsbehälter 7 angeschlossen ist.

Das Wegeventil 3a hat zum Betätigen seines Schiebers beidseitig angeordnete Steuereinrichtungen 11 und 12, von denen jede bei Beaufschlagung durch ein Druckmittel (Flüssigkeit oder Gas) den Schieber entgegen der Wirkung einer der Steuerfedern oder 14 in Richtung des in der jeweiligen Steuereinrichtung 11 bzw. 12 eingezeichneten Pfeiles 15 bzw. 15a zu verschieben sucht. Die beiden Steuerfedern 13, suchen bei nicht beaufschlagten Steuereinrichtungen 11, 12 den Schieber in seiner Mittenlage zu halten. An die Steuereinrichtung 11 ist eine Steuerleitung 16 und an die Steuereinrichtung 12 ist eine Steuerleitung 17 angeschlossen.

Die Leitung 4 ist über eine Leitung 21 mit einer insbesondere elektrisch steuerbaren Steueranordnung 73 verbunden, deren Auslaßseite über eine Leitung 57 und über ein zu dieser schließendes Rückschlagventil 58 mit einem Wechselventil 74 mittig verbunden ist. Die beiden endseitigen Auslässe des Wechselventils 74 sind mittels einer Leitung 75 mit der Leitung 2 und mittels einer Leitung 76 mit der Leitung 2a verbunden. Die Steuerseite des Differenzdruckreglers 72 ist über eine Steuerleitung 79 mit der Leitung 57 verbunden.

Die Leitung 4 ist an die Anschlußstelle P, die Leitung 8 an die Anschlußstelle T, die Leitung 2 an die Anschlußstelle A, die Leitung 2a an die Anschlußstelle B und eine mit der Leitung 57 verbundene Leitung 77 ist an die Anschlußstelle X des Wegeventils 3a angeschlossen.

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121.442F In der in der Zeichnung dargestellten Schaltstellung a des Schiebers des Wegeventils 3a ist die Anschlußstelle P von der Anschlußstelle A getrennt, so daß von der Pumpe gefördertes Druckmittels über die Leitung 19 und den Differenzdruckregler 72 in den Vorratsbehälter 7 fließt. Die Ausgangsseite der Steueranordnung 73 ist über die Leitungen 57 und 77, das Wegeventil 3 und die Leitung 8 mit dem Vorratsbehälter 7 verbunden.

Nimmt der Schieber des Wegeventils 3 die Schaltstellung b ein, so ist dessen Anschlußstelle P mit der Anschlußstelle A und dessen Anschlußstelle B mit der Anschlußstelle T verbunden. Die Anschlußstelle X ist gesperrt. Die Pumpe 5 fördert über die Leitung 4, das Wegeventil 3 und die Leitung 2 Druckmittel zu der in der Zeichnung linken Seite des Stellgliedes 71. Aus der in der Zeichnung rechten Seite des Stellgliedes 71 kann Druckmittel über die Leitung 2a In das ,Wegeventil 3 und über die Leitung 8 in den Vorratsbehälter 7 fließen. Die Leitung 57 ist über das zum Wechselventil 74 öffnende Rückschlagventil 58, das Wechselventil 74 und die Leitung 75 mit der Leitung 2 verbunden. Der Differenzdruckregler 72 hält den Druckunterschied zwischen den Anschlüssen P und A des Wegeventils 3 konstant, das mit Hilfe der Steueranordnung 73 gesteuert werden kann.

Nimmt der Schieber des Wegeventils 3 die Schaltstellung c ein, so sind die Anschlüsse P und B sowie die Anschlüsse A und T miteinander und damit die Pumpe 5 mit der rechten Seite des Stellgliedes 71 verbunden. Über das Wechselventil 74 ist die Ausgangsseite der Steueranordnung 73 ebenfalls wieder mit der mit der Pumpe 5 verbunden Leitung 2a verbundea

Beim zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind gleiche Teile wie beim ersten Ausführungsbeispiel mit den gleichen Bezugszeichen versehen, wobei den Bezugszeichen bei Abwandlungen jeweils der Buchstabe b beigefügt ist.

Die Eingangsseite des Differenzdruckreglers 72b ist über die Leitung 4 mit der Pumpe 5 und dessen Ausgangseite ist über eine Leitung 4a mit der Anschlußstelle P des Wegeventils 3a verbunden und zugleich über eine Steuerleitung 80 mit der Leitung 2L Während der Differenzdruckregler 72 beim ersten Ausführungsbeispiel als 3-Wege-Druckwaage wirkt, wirkt der Differenzdruckregler 72b beim zweiten Ausführungsbeispiel als 2-Wege-Druckwaage. Der PuTipe 5 ist ein Steuerorgan 78 derart zugeordnet, daß diese Pumpe als Konstantdruckpumpe wirkt. Das Steuerorgan hat einen Steuerkolben 80 zwischen dessen Kolbenstangenseite und einem Gehäuse eine Steuerfeder 81 eingespannt ist. Die von der Steuerfeder 81 abgewandte Seite des Steuerkolbens 80 ist über eine Steuerleitung 82 mit der Leitung 4 verbunden.

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121.442F Die Wirkung des zweiten Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 entspricht der Wirkung des ersten Ausführungsbeispiels nach Fig. 1.

Beim dritten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind ebenfalls gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Abgewandelten Teilen ist hier jedoch der Buchstabe c beigefügt.

Gegenüber dem zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 entfällt der Druckregler 72b und die Eingangsseite der Steueranordnung 73 ist nicht an die Leitung 4a sondern an die Leitung 4 angeschlossen. Die der Feder 81 benachbarte Stangenseite des Steuerkolbens 80 ist über eine Leitung 83 mit der Leitung 57 verbunden. Der konstante Druckunterschied zwischen den Anschlußstellen P und A bzw. B und T wird durch das Steuerorgan 78c der Pumpe 5 aufrechterhalten.

Die Steueranordnung 73 kann als eine hydraulische Brücke angesehen werden, welche in jedem Brückenzweig mindestens eine Drosselstelle aufweist, wovon mindestens zwei Drosselstellen einstellbar und vorzugsweise gegenläufig miteinander verbunden sind. Von den vier Anschlußstellen der hydraulischen Brücke ist je eine mit einer der Leitungen 57, 16, 17 bzw. 21 verbunden.

Die Wirkungsweise des dritten Ausführungsbeispiels nach Fig. 3 entspricht den Wirkungsweisen der vorbeschriebenen Auführungsbeispiele.

Beim vierten Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 sind ebenfalls gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Eine Druckwaage 18 ist mit ihrer Eingangsseite über eine Leitung 19 mit der Leitung 4 und mit ihrer Steuerseite über eine Leitung 20 mit dem Vorratsbehälter verbunden. An die Ausgangsseite der Druckwaage 18 ist eine Leitung 68 angeschlossen, die mit der Leitung 17 verbunden ist. Die Leitung 68 ist auch mit einem elektrisch steuerbaren Stromventil 51 verbunden, an das über eine Leitung 52 ein Schnappventil 53 mit seiner Eingangsseite angeschlossen ist. Ein solches Schnappventil ist in dem DE-GM 82 06 979 gezeigt. Das Schnappventil 52 ist mit seiner Ausgangsseite über eine Leitung 54 mit der an den Vorratsbehälter 7 angeschlossenen Leitung 20 und mit seiner Steuerseite über eine Leitung 55 mit einer Anschlußstelle X₄ des Wegeventils 3 verbunden. Die Anschlußstellen des Stellgliedes 1 an das Wegeventil sind mit A, der Pumpe mit P und des Vorratsbehälters 7 mit T bezeichnet. Eine Anschlußstelle P₂ ist über eine Leitung 56 mit der an die Pumpe angeschlossenen Leitung 4 verbunden. An die Stelle des den Steuermittelstrom beeinflussenden Stromventils 51 kann auch ein steuerbares Druckventil treten.

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An die Leitung 52 ist eine Leitung 57 angeschlossen, die über ein zur Leitung 2 öffnendes Rückschlagventil 58 mit der Leitung 2 verbunden ist. An die Leitung 57 ist eine Leitung 21 angeschlossen, die mit der an die Steuereinrichtung 11 verbundenen Leitung 16 verbunden ist.

In die Leitung 2 ist vor dem Stellglied 1 ein Sperrblock 59 nach Ar? eines steuerbaren und in Richtung zum Stellglied 1 öffnenden Rückschlagventils eingeschaltet, das über eine Leitung 60 mit einer Anschlußstelle X3 des Wegeventils 3 verbunden ist.

Das Wegeventil 3 ist beim vierten Ausführungsbeispiel als 6/3-Wegeventil ausgebildet, bei dem die Steuerfeder 14 entfällt. Die Leitung 4 ist mit einem Druckbegrenzungsventil 9 verbunden. Die Teile 1 bis 9 bilden einen Arbeitskreis 10.

In der in der Zeichnung dargestellten Stellung a des Schiebers des Wegeventils 3 ist die Steuerseite des Schnappventils 53 über die Leitung 55, das Wegeventil 3 und die Leitung 8 mit dem Vorratsbehälter 7 verbunden. Von der Pumpe 5 gefördertes Druckmittel wird über die Leitung 19, die Druckwaage 18 und die Leitung 20 zum Vorrätsbehälter 7 gefördert. Durch die Druckwaage 18 hindurchtretendes Druckmittel gelangt über die Leitung 68, das Stromventil 51 und die Leitung 52 zum Schnappventil 53, das mangels Druck auf seiner von der Leitung 52 abgewandten Seite über die Leitungen 54, 20 mit dem Vorratsbehälter 7 verbunden ist. Von dem Stromventil 51 wird der Steuermittelstrom und damit die Steuereinrichtung 12 beeinflußt. In der allgemeinen Stellung b des Schiebers in dem als Proportionalventils ausgebildeten Wegeventil 3 hängt der Druck zwischen den beiden Anschlußstellen P und A des Wegeventils 3 und damit der Druck im Steuerkreis von der eigentlichen Lage dieses Schiebers ab. Der Druck in der Leitung 52 ist ohne Einfluß, da diese Leitung über die Leitung 21 mit der Steuereinrichtung 11 verbunden ist.

Wird der Schieber des Wegeventils 3 von links nach rechts in seine Schaltstellung b verschoben, so wird über das Wegeventil 3 von der Pumpe 5 Druckmittel zum Stellglied 1 gefördert und auf der Rückseite des Ventilgliedes des Schnappventiles 53 wird ein Druck aufgebaut, so daß dieses Ventilglied schließt. Die Druckwaage erzeugt zwischen den Anschlußstellen A, P des Wegeventils 3 einen konstanten

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P 6880 121.442F Druckabfall. Abhängig von dem Durchflußquerschnitt im Wegeventil 3 zwischen den beiden Anschlußstellen A und P ergibt sich der Volumenstrom zum Stellglied 1. Die Druckwaage wirkt also als Druckregelventil, welches in allen Betriebszuständen den Druckabfall zwischen den Anschlußstellen A und P konstant hält. Dieser konstante, gesteuerte Druckabfall wird zur Versorgung der Steueranordnung benutzt. Das zum Steuern verwendete Steuerdruckmittel wird über die Leitung 57 und das Rückschlagventil 58 der Leitung 2 und damit dem Stellglied 1 zugeführt.

Das elektrisch steuerbare Stromventil 51 bildet zusammen mit der in der Druckwaage 18 vorhandenen Blende eine hydraulische Halbbrücke. Dem in der Steuereinrichtung 12 herrschenden Druck steht die Steuerfeder 13 entgegen. Durch das elektrisch steuerbare Stromventil 51 wird die Stellung des Schiebers des Wegeventils 3 eingestellt.

Wird der Schieber des Wegeventils 3 aus der Schaltstellung b in die ^chaltstellung c verschoben, so ist die Pumpe 5 über die Leitung 56, das Wegeventil 3 und die Leitung 60 mit dem Sperrblock 59 verbunden, der das Rückschlagventil aufsteuert, so daß Druckmittel aus dem Stellglied 1 über die Leitung 2, das Wegeventil 3 und die Leitung 8 in den Vorratsbehälter fließen kann. Zugleich ist auch das Schnappventil 53 mit dem Vorratsbehälter 7 verbunden.

Wie in Fig. 4 strichpunktiert dargestellt (fünftes Ausführungsbeispiel), kann zwischen der Leitung 21 und einer mit der Leitung 16 verbundenen Leitung 26 eine Drosselstelle 28 und zwischen einer Verbindungsleitung 61, die mit der Leitung 4 verbunden ist, und der Leitung 26 kann eine Drosselstelle 27 vorgesehen sein. Hierdurch ergibt sich eine Vollbrückenschaltung. Durch Vertauschen der Anschlüsse der Leitungen 16 und 17 an die Steuerleitungen 11 bzw. 12 kann eine Umkehr der Wirkungsrichtung erzielt werden. Der Steuereinrichtung 11 wirkt hier wieder eine Steuerfeder 14 entgegen.

Beim sechsten Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 sind dem vierten Ausführungsbeispiel nach der strichpunktiert ergänzten Fig. 4 entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das sechste Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem fünften Ausführungsbeispiel dadurch, daß das elektrisch steuerbare Stro-nventil 51 an

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P 6880 121.442F die Stelle der Drosselstelle 27 tritt und daß die Leitung 17 an eine Leitung 23 angeschlossen ist, welche über eine Drosselstelle 22 mit der Leitung 21 und über eine Drosselstelle 24 mit einer Leitung 62 verbunden ist, die ebenfalls an die Leitung 4 angeschlossen ist. Die Drosselstellen 22, 24, 27 und 28 sind vorzugsweise als Festdrosseln ausgebildet, sie können auch verstellbar sein (Fig.4 und 5).

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist als hydraulische oder pneumatische Vollbrücke ausgebildet.Die beiden Drosselstellen 22 und 24 bilden zusammen mit der Drosselstelle 28 und dem elektrisch steuerbaren Stromventil 51 die Vollbrücke. In Mittelstellung des Schiebers des Wegeventils 3 befindet sich diese Brücke sowohl mechanisch als auch hydraulisch im Gleichgewicht. Das Stromventil 51 kann mit jeder der Drosselstellen 22, 24, 28 vertauscht werden, wodurch sich die Wirkungsrichtung verändert.

Entfallen bei einem nicht dargestellten siebten Ausführungsbeispiel die beiden Drosselstellen 22 und 24 sowie die Leitungen 23 und 62 und ist die Leitung 17 unmittelbar mit der Leitung 68 verbunden, so ergibt sich eine hydraulische Halbbrücke, wobei das elektrisch steuerbare Stromventil 51 zusammen mit der Drosselstelle 28 die hydraulische Halbbrücke bildet. Die Steuerfeder 14 steht der vom Druck in der Steuereinrichtung 11 ausgeübten Kraft entgegen. Die Steuereinrichtung 12 wird mit dem Druck hinter der Druckwaage 18 beaufschlagt. Dies gilt auch für die Drosselstelle 28. Die Steuerfeder 13 fehlt. Eine Umkehr der Wirkungsrichtung ergibt sich hier durch Vertauschen des Stromventils 51 mit der Drosselstelle 28 und der Anschlüsse der beiden Steuereinrichtungen 11, 12.

Bei dem in Fig. 6 dargestellten achten Ausführungsbeispiel sind gleiche Teile ebenfalls mit gleichen Bezugszeichen wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen versehen. Ausgehend von dem sechsten Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist das Stromregelventil 51 durch die Betätigungsglieder der Drosselstelle 27 ersetzt. Die Drosselstellen 22, 24, 27 und 28 sind einstellbar, wobei die Betätigungsglieder der Drosselstellen 24 und 27 mittels eines Verbindungsgliedes 43 gegenläufig miteinander verbunden sind. Über eine einstellbare Drosselstelle 46 ist ein Druckverhältnisventil 45 mit der Leitung 26 verbunden. Das Druckverhältnisventil ist von dem Druck in den Leitungen 21 und 61 steuerbar und ist über eine Leitung 63, in der

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121.442F sich eine einstellbare Drosselstelle 64 befindet, mit der Steuereinrichtung 12 verbunden. Die Drosselstellen 46 und 64 sind ebenfalls mittels eines Verbindungsgliedes 70 gegenläufig miteinander verbunden.

Zwischen der Druckwaage 18 und dem Schnappventil 53 befindet sich eine gegebenenfalls einstellbare Drosselstelle 69. Die Leitung 57 ist mit einem in Richtung zum Rückschlagventil 58 öffnenden Rückschlagventil 65 und zwischen diesem und dem Vorratsbehälter 7 mit einem nach Belieben betätigbaren 2/2-Wegeventil 66 versehen. Die beiden Seiten des Rückschlagventil 65 und der Drosselstelle 69 sind über ein 2/2-Wegeventil 67 miteinander zu verbinden oder voneinander zu trennen.

Die Druckwaage 18 regelt einen konstanten Druckabfall zwischen den Leitungen und 68. Im Regelbetrieb wird durch die Drosselstelle 69 der zum Vorsteuern benutzte Druckabfall zwischen der Leitung 19 und dem Schnappventil 53 angehoben. Befindet sich das Stellglied 1 in einer bestimmten Endlage, wird durch eines der beiden jeweils als Endschalter dienenden Wegeventile 66, 67 der Steuerdruck nach Belieben gesenkt. Durch Betätigung eines nicht dargestellten Schnellschalters, z.B. des Steuerventils 38 nach der DE-OS 3 106 086.2, kann die Regelung ausgeschaltet werden und das Stellglied 1 bewegt sich in eine seiner Endlagen. Wenn eines der Wegeventile 66 oder 67 öffnet und der Steuerdruck sinkt, reicht der verbleibende Umlaufdruck noch aus, um in ausgehobenem Zustand das Rückschlagventil im Sperrblock 59 zu öffnen.

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Claims

Ansprüche

Vorrichtung zum Versorgen einer Steueranordnung (73) mit Steuerdruckmittel aus einer für die Betätigung eines Verbrauchers (71; 1) dienenden Druckmittelquelle (5), wobei zwischen die Druckmittelquelle und den Verbraucher ein Wegeventil (3a; 3) eingeschaltet ist, das je einen Anschluß (A, P) für den Verbraucher und für die Druckmittelquelle sowie zwei Steuereinrichtungen (11, 12) aufweist, die beide vom Steuerdruckmittel beaufschlagbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Konstanthalteeinrichtung (18, 72) vorgesehen ist, die am Wegeventil ein konstantes Druckgefälle aufrechterhält, wobei die Eingangsseite der Steueranordnung mit der mit der Pumpe verbundenen Eingangsseite des Wegeventils und die Ausgangsseite der Steueranordnung mit der mit dem Verbraucher verbundenen Ausgangsseite sowie mit der mit dem Vorratsbehälter verbindbaren Eingangsseite des Wegeventiles verbunden sind.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstanthalteeinrichtung ein Differenzdruckregler (72) oder eine Druckwaage (18) ist.

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3. Vorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die

Konstanthalteeinrichtung ein Steuerorgan (78c) zum Steuern der Fördermenge der Druckmittelquelle (5) ist, das auf einander entgegengesetzten Seiten jeweils vom Druck auf der Druckseite der Druckmittelquelle und auf der von der Druckmittelquelle abgewandten Seite des Wegeventiles beaufschlagbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsseite der Druckwaage (18) mit einem Schnappventil (53) in Verbindung steht, dessen Ausgangsseite mittels des Wegeventils (3) wahlweise mit der Druckmittelquelle (5) oder dem Vorratsbehälter (7) verbindbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die beiden Anschlüsse der Steuereinrichtungen (11, 12) ein als Stromventil (51) oder Druckventil ausgebildetes elektrisch steuerbares Steuerorgan geschaltet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Steuereinrichtungen (11, 12) über ein Steuerorgan (24, 27; 51) mit der Druckmittelquelle (5) verbunden ist und daß zwischen den Anschluß an die Druckwaage (18) und dieser Steuereinrichtung ebenfalls ein Steuerorgan (51; 22, 28) eingeschaltet ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsseite der Druckwaage (18) über ein Wegeventil (66) mit dem Vorratsbehälter (7) verbunden ist (Fig. 6).

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckwaage (18) eine Drosselstelle (69) nachgeschaltet ist und daß diese Drosselstelle mittels eines Wegeventils (67) umgehbar ist (Fig. 6).