EP0451724B1 - Hydraulischer Antrieb - Google Patents

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EP0451724B1
EP0451724B1 EP91105423A EP91105423A EP0451724B1 EP 0451724 B1 EP0451724 B1 EP 0451724B1 EP 91105423 A EP91105423 A EP 91105423A EP 91105423 A EP91105423 A EP 91105423A EP 0451724 B1 EP0451724 B1 EP 0451724B1
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EP
European Patent Office
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drive
cylinder
pot
pressure
end piece
Prior art date
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EP91105423A
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English (en)
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EP0451724A2 (de
EP0451724A3 (en
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Edelwald Lutz
Horst Plettner
Volker Dr. Rees
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Patent GmbH
Original Assignee
ABB Patent GmbH
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Publication date
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Publication of EP0451724A3 publication Critical patent/EP0451724A3/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/022—Details particular to three-phase circuit breakers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/28—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H33/30—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using fluid actuator
    • H01H33/34—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using fluid actuator hydraulic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/022—Details particular to three-phase circuit breakers
    • H01H2033/024—Details particular to three-phase circuit breakers with a triangular setup of circuit breakers

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic drive according to the preamble of claim 1.
  • the object of the invention is to combine the drive units for the individual switch poles in a compact drive block with a central energy store.
  • the block construction enables in particular short and equally long hydraulic supply routes from the energy store to the individual drive cylinders, which ensures the desired simultaneity of an all-pole switching operation.
  • the assembly effort is reduced if the wall of the pot part is used to form the central pressure cylinder or the cylinder housing.
  • a preferred embodiment is to design the pressure cylinder as an axially symmetrical part which protrudes from the bottom of the pot in the form of a dome. Pot part with integrated pressure cylinder can thus be made from a single casting and form a turned part. This means that only a few individual parts are needed for the drive.
  • the fluid lines are also expediently integrated into the wall of the pot part.
  • the radial section of the pot base is designed to form such fluid lines with a correspondingly large wall thickness; likewise the wall of the printing cylinder opposite the respective drive cylinder, which receives a line running parallel to the printing cylinder. It is advisable to arrange the drive cylinders to be flanged to the bottom of the pot evenly over the entire circumference - at a distance of 120 ° - so that hydraulic paths with the same pipe losses are created.
  • the drive cylinders and their housings are arranged so that the respective cylinder head distant from the bottom of the pot is penetrated by the piston rod and the opposite cylinder opening can be connected to a control line in the bottom of the pot.
  • the head end of the drive cylinder requires a permanent connection of a pressure fluid line.
  • this is designed as a line arm which is integrally formed on the cylinder housing and is guided at an angle to the axis of the drive cylinder in the direction of the center of the pot bottom. This further reduces the number of individual parts and gives the drive block mechanical stability.
  • the entire drive block is housed in a cylindrical housing 1, which is closed by a cover element 2 with a raised support platform 3 which projects into the interior of the housing.
  • the opposite side of the housing is extended by an intermediate flange housing 4, via the outer flange 5 of the drive, for. B. is coupled to a metal-enclosed, gas-insulated switchgear.
  • the hood-shaped pot part 6 receiving the storage spring is tightly fastened to the support platform 3. It essentially consists of the pot base 7 and the adjoining cylinder walls 8.
  • the spring 9, which acts as an energy store and consists of a plate spring package, is accommodated within the pot part.
  • the spring 9 is supported on the one hand on the support platform 3, and on the other hand on the base of a storage piston 10 opposite the platform, which slides in a pressure cylinder 11.
  • the latter is incorporated into the pot bottom 7 of the pot part 6 and formed by the wall thereof. It jumps out of the pot bottom 7 as an axially symmetrical, dome-shaped structure (see FIG. 3).
  • the pot part 6 enclosing the storage spring thus simultaneously forms the pressure cylinder; it is expediently manufactured as a casting and can be machined as a turned part.
  • the drive housing 13 with the drive cylinders 14 are flanged onto the ring section 12 formed between the pressure cylinder 11 and the periphery of the pot base 7.
  • the three drive cylinders for the three poles of a circuit breaker keep the same distance from the central pressure cylinder 11. They keep a distance of 120 ° from one another (see FIG. 3). This means that all individual drives can be executed with completely identical paths for the control or pressure fluid and synchronous drive processes can be achieved.
  • a working piston 15 designed as a differential piston slides, whose piston rod 16, which points away from the pot bottom 7, penetrates the cylinder head 17 to the outside and is coupled via a linkage 18 to the switch pole 19 or its movable contact piece.
  • the other side of the working piston 15 contains a damping pin 20 and is connected to the control line 22 leading to a changeover valve 21.
  • a high-pressure line 23 also leads to the changeover valve, which leads directly into the pressure cylinder 11 via a fluid passage 28, which runs parallel to the pressure cylinder 11 and an outlet 24.
  • a low-pressure line 25 connects the interior of the hood-shaped pot part 6, which is designed as a low-pressure chamber, to the changeover valve 21.
  • the pot part 6 is at least in the areas in which the drive housing 13 is flanged with such a wall thickness that the fluid lines 22, 23 and 25 and the fluid passage 28 can be guided through them.
  • the latter is connected to the end of the drive cylinder 14 via a hollow conduit arm 29, which is cast on the drive housing 13 and to which the smaller piston surface, reduced by the piston rod 16, faces.
  • the line arm 29 has its own flange at its free end and is guided at an angle to the axis of the drive cylinder 14 - further towards the center of the pot base 7.
  • the individual working pistons 15 are in the lower position near the pot bottom.
  • the control line 22 is connected to the low-pressure line 25 via the changeover valve 21.
  • the changeover valve 21 is reversed by an electromagnet and connects the control line 22 to the high-pressure line 23 while simultaneously shutting off the low-pressure line 25 (see FIG. 2).
  • the working piston 15 is now under high pressure on both sides and is driven to move from the large to the smaller piston area until it reaches the piston head 17. In this position, the switching pieces of the switch poles 19 are closed.
  • the individual switching positions are indicated by a switching position disc 49, which is driven by a driver 30 of the piston rod 16. It protrudes somewhat from the contour of the intermediate flange housing 4 and is covered by a transparent window 31.
  • the pressure accumulator is automatically reloaded.
  • e.g. B. tapped the path of the accumulator piston 10 via a limit switch 32 and the pump motor 33 are put into operation.
  • This conveys bubble-free fluid from the low-pressure space, which is brought in through an inlet 34, via a check valve 35 into the inlet line 36, which in turn is connected to the high-pressure line 23 and thus to the interior of the pressure cylinder 11.
  • a valve 37 in the accumulator piston 10 protects the high pressure system against overload. It is actuated by a rigid plunger 38 which projects into a bore in the storage piston if the piston exits the pressure cylinder 11 too far. This clears a path from the underside of the storage piston 10 to its upper side (pressure side).
  • Each of the three individual drives can be operated independently.
  • z. B. Auxiliary switch 39 required for each individual drive. Their drive is made dependent on the movement of the individual piston rods.
  • the linkage 18 carries a bridge element 40, on which a coupling rod 41 is articulated, which actuates the respective auxiliary switch 39 via a crank 42.
  • the bridge element 40 receives additional protection against rotation by a fixed guide rod 43, on which it slides - in a bushing 44 of the bridge element.
  • the working piston 15 can be blocked in its switched-on position if there is no fluid pressure.
  • a locking spring 45 pushes the locking pin 46 into a circumferential groove of the working piston.
  • FIG. 3 clearly shows how the individual drive housings 13 are fixed to the pot base 7 via flanges 47.
  • the line arms 29 formed on the housing 13, on the other hand, are fastened with their connecting flanges 48 to the central pressure cylinder projecting from the base 7 of the pot.

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  • Actuator (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Antrieb gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Ein solcher geht aus der DE-OS 36 11 501 als bekannt hervor. Dabei stützen sich die als Energiespeicher verwendeten Tellerfedern am Topfboden ab und belasten einen beweglichen Druckzylinder. Dieser ist unmittelbar mit dem in axialer Richtung vorgebauten, in einem Ventilgehäuse angeordneten Antriebszylinder verbunden. Die Kolbenstange des Antriebszylinders durchdringt sowohl den Druckzylinder als auch den Topfboden. Dieser Antrieb ist als Einzelpolantrieb konzipiert.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Antriebseinheiten für die einzelnen Schalterpole in einem kompakten Antriebsblock mit zentralem Energiespeicher zu vereinigen.
  • Dies gelingt mit den Merkmalen des Anspruches 1, nämlich durch die Anordnung eines zentralen Druckzylinders, der unmittelbar in die Wandung des Topfbodens des Topfteiles eingearbeitet bzw. an diesem angesetzt ist und auf die Außenseite des Topfbodens - in gleichmäßigem Abstand zum Druckzylinder - , die Antriebszylinder für die einzelnen Schalterpole aufgesetzt sind.
  • Durch die Blockbauweise werden insbesondere kurze und gleichlange hydraulische Versorgungswege vom Energiespeicher zu den einzelnen Antriebszylindern ermöglicht, was die gewünschte Gleichzeitigkeit einer allpoligen Schalthandlung sicherstellt. Der Montageaufwand wird vermindert, wenn die Wandung des Topfteiles mit zur Bildung des zentralen Druckzylinders bzw. des Zylindergehäuses verwandt wird.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform ist es, den Druckzylinder als axialsymmetrisches Teil auszubilden, das aus dem Topfboden in Form eines Domes hervorspringt. Topfteil mit eingearbeitetem Druckzylinder können somit aus einem einzigen Gußteil gefertigt sein und ein Drehteil bilden. Dadurch kommt man mit nur wenigen Einzelteilen für den Antrieb aus.
  • Zweckmäßigerweise werden auch die Fluidleitungen mit in die Wandung des Topfteiles integriert. So ist in den Bereichen, in denen der Antriebszylinder angeflanscht ist, der radiale Abschnitt des Topfbodens zur Ausbildung solcher Fluidleitungen mit entsprechend großer Wandstärke ausgeführt; ebenso die des jeweiligen Antriebszylinders gegenüberliegende Wandung des Druckzylinders, die eine parallel zum Druckzylinder verlaufende Leitung aufnimmt. Es bietet sich an, die am Topfboden anzuflanschenden Antriebszylinder umfänglich gleichmäßig - im Abstand von 120° - anzuordnen, damit gleichberechtigte, mit den gleichen Rohrverlusten behaftete Hydraulikwege entstehen.
  • Die Antriebszylinder bzw. deren Gehäuse sind so angeordnet, daß der jeweilige topfbodenferne Zylinderkopf von der Kolbenstange durchgriffen und die gegenüberliegende Zylinderöffnung mit einer Steuerleitung im Topfboden in Verbindung bringbar ist. Das kopfseitige Ende des Antriebszylinders benötigt einen ständigen Anschluß einer Druckfluidleitung. Diese ist erfindungsgemäß als Leitungsarm ausgeführt, der am Zylindergehäuse angeformt und schräg zur Achse des Antriebszylinders in Richtung Topfbodenmitte hinweggeführt ist. Dies vermindert weiterhin die Anzahl der Einzelteile und verleiht dem Antriebsblock mechanische Stabilität.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Nachfolgend werden Ausführungen der Erfindung näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    ein Hydraulikschema eines Einzelpolantriebes in Verbindung mit dem zentralen Energiespeicher bei ausgeschalteten Leistungsschalterpolen,
    Figur 2
    das Hydraulikschema mit eingeschalteteten Leistungsschalterpolen und
    Figur 3
    eine perspektivische Ansicht des gesamten Antriebes in Teilschnitt.
  • Der gesamte Antriebsblock ist in einem zylindrischen Gehäuse 1 untergebracht, das von einem Deckelelement 2 mit einer ins Gehäuseinnere ragenden, aufgeständerten Tragplattform 3 abgeschlossen ist. Die gegenüberliegende Gehäuseseite ist durch einen Zwischenflanschgehäuse 4 verlängert, über dessen Außenflansch 5 der Antrieb, z. B. an eine metallgekapselte, gasisolierte Schaltanlage, angekuppelt wird.
  • An die Tragplattform 3 ist das haubenförmige, die Speicherfeder aufnehmende Topfteil 6 dicht festgemacht. Es besteht im wesentlichen aus dem Topfboden 7 sowie den daran sich anschließenden Zylinderwandungen 8. Innerhalb des Topfteiles ist die als Energiespeicher fungierende Feder 9 - bestehend aus einem Tellerfederpaket - untergebracht. Die Feder 9 stützt sich einerseits an der Tragplattform 3 ab, andererseits an der, der Plattform gegenüberliegenden Basis eines Speicherkolbens 10, der in einem Druckzylinder 11 gleitet. Letztere ist in den Topfboden 7 des Topfteiles 6 eingearbeitet und von dessen Wandung gebildet. Er springt aus dem Topfboden 7 als axialsymmetrisches, domförmiges Gebilde heraus (siehe Figur 3). Das die Speicherfeder umschließende Topfteil 6 bildet somit gleichzeitig den Druckzylinder; es wird zweckmäßigerweise als Gußstück gefertigt und läßt sich als Drehteil bearbeiten.
  • Auf dem zwischen dem Druckzylinder 11 sowie der Pheripherie des Topfbodens 7 gebildeten Ringabschnitt 12 sind die Antriebsgehäuse 13 mit den Antriebszylindern 14 angeflanscht. Die drei Antriebszylinder für die drei Pole eines Leistungsschalters halten gleichen Abstand zu dem zentralen Druckzylinder 11. Zueinander halten sie einen Abstand von 120° ein (siehe Figur 3). Dies bedeutet, daß alle Einzelantriebe mit völlig gleichen Wegen für das Steuer- bzw. Druckfluid ausführbar und synchrone Antriebsabläufe erreichbar sind.
  • In den Antriebszylindern 14 gleitet jeweils ein als Differentialkolben ausgeführter Arbeitskolben 15, dessen vom Topfboden 7 wegweisende Kolbenstange 16, den Zylinderkopf 17 nach außen durchdringt und über ein Gestänge 18 mit dem Schalterpol 19 bzw. dessen beweglichem Kontaktstück gekuppelt ist. Die andere Seite des Arbeitskolbens 15 enthält einen Dämpfungszapfen 20 und ist an die, zu einem Umschaltventil 21 führenden Steuerleitung 22 angeschlossen. Zum Umschaltventil führt ferner eine Hochdruckleitung 23, die unmittelbar über einen, parallel zum Druckzylinder 11 geführten Fluiddurchgang 28 sowie einem Auslaß 24 in den Druckzylinder 11 führt. Eine Niederdruckleitung 25 verbindet den als Niederdruckraum ausgebildeten Innenraum des haubenförmigen Topfteiles 6 mit dem Umschaltventil 21. Ein pro Speichereinheit einmal vorhandener Niederdrucktank 26, der auch als Ausdehnungsgefäß fungiert und zwischen zwei Antriebsgehäusen 13 untergebracht ist, steht mit dem Topfteil 6 über eine Öffnung 27 in ständiger Verbindung.
  • Das Topfteil 6 ist zumindest in den Bereichen, in denen das Antriebsgehäuse 13 angeflanscht ist, mit solch einer Wandstärke ausgeführt, daß durch diese die Fluidleitungen 22, 23 und 25 sowie der Fluiddurchgang 28 geführt werden können. Letzterer ist über einen hohlen Leitungsarm 29, der am Antriebsgehäuse 13 angegossen ist, mit dem Ende des Antriebszylinders 14 verbunden, dem die kleinere, um die Kolbenstange 16 verminderte Kolbenfläche zugewandt ist. Der Leitungsarm 29 besitzt an seinem freien Ende einen eigenen Flansch und ist schräg zur Achse des Antriebszylinders 14 - weiter zur Mitte des Topfbodens 7 hin - weggeführt.
  • In der gezeigten Ausschaltstellung der Schalterpole 19 nach Figur 1 befinden sich die einzelnen Arbeitskolben 15 in der unteren, topfbodennahen Stellung. Dabei ist die Steuerleitung 22 über das Umschaltventil 21 mit der Niederdruckleitung 25 verbunden.
  • Für die Einschaltstellung wird das Umschaltventil 21 durch einen Elektromagneten umgesteuert und verbindet die Steuerleitung 22 mit der Hochdruckleitung 23 unter gleichzeitiger Absperrung der Niederdruckleitung 25 (siehe Figur 2). Der Arbeitskolben 15 ist nunmehr beidseitig mit Hochdruck belegt und wird zu einer von der großen zur kleineren Kolbenfläche hingerichteten Bewegung angetrieben, bis er am Kolbenkopf 17 anlangt. In dieser Stellung sind die Schaltstücke der Schalterpole 19 geschlossen. Die einzelnen Schaltstellungen werden von einer Schaltstellungsscheibe 49, die von einem Mitnehmer 30 der Kolbenstange 16 angetrieben wird, angezeigt. Sie steht etwas aus der Kontur des Zwischenflanschgehäuses 4 hervor und ist von einem transparenten Fenster 31 abgedeckt.
  • Nach einer oder mehreren Schalthandlungen wird der Druckspeicher automatisch nachgeladen. Dazu kann z. B. der Weg des Speicherkolbens 10 über einen Endschalter 32 abgegriffen und der Pumpmotor 33 in Betrieb gesetzt werden. Dieser fördert blasenfreies Fluid aus dem Niederdruckraum, das durch einen Zulauf 34 herangeführt wird, über ein Rückschlagventil 35 in die Zuleitung 36, die wiederum mit der Hochdruckleitung 23 und somit dem Inneren des Druckzylinders 11 in Verbindung steht.
  • Ein Ventil 37 im Speicherkolben 10 schützt das Hochdrucksystem vor Überlastung. Es wird durch einen starren Stößel 38, der in eine Bohrung des Speicherkolbens ragt, bei einem zu weiten Austritt des Kolbens aus dem Druckzylinder 11 betätigt. Dadurch wird ein Weg von der Unterseite des Speicherkolbens 10 zu seiner Oberseite (Druckseite) freigegeben.
  • Jeder der drei Einzelantriebe, die in der Figur 3 anschaulich gemacht sind, kann autark betrieben werden. Dazu werden z. B. je Einzelantrieb Hilfsschalter 39 benötigt. Deren Antrieb wird von der Bewegung der einzelnen Kolbenstangen abhängig gemacht. Deren Gestänge 18 nimmt jeweils ein Brückenelement 40 mit, an dem eine Kuppelstange 41 angelenkt ist, welche über eine Kurbel 42 den jeweiligen Hilfsschalter 39 betätigt. Das Brükkenelement 40 erhält zusätzlichen Verdrehschutz durch eine fixe Führungsstange 43, an der es - in einer Buchse 44 des Brückenelementes - entlanggleitet.
  • Der Arbeitskolben 15 ist in seiner Einschaltstellung blockierbar, falls kein Fluiddruck vorhanden ist. In diesem Falle schiebt eine Riegelfeder 45 den Sperrstift 46 in eine Umfangsnut des Arbeitskolbens.
  • Die Figur 3 läßt gut erkennen, wie die einzelnen Antriebsgehäuse 13 über Flansche 47 an den Topfboden 7 festgesetzt sind. Die am Gehäuse 13 angeformten Leitungsarme 29 sind hingegen mit ihren Anschlußflanschen 48 am zentralen, domförmig aus dem Topfboden 7 herausragenden zentralen Druckzylinder festgemacht.

Claims (9)

  1. Hydraulischer Antrieb, insbesondere für elektrische Hochspannungsleistungsschalter, mit einem haubenförmigen Topfteil (6), der eine als Energiespeicher ausgebildete Feder (9) sowie einen damit beaufschlagten Speicherkolben (10), der mit einem Druckzylinder (11) zusammenarbeitet, umfaßt, welcher Druckzylinder mit einem einem Schalterpol (19) zugeordneten Antriebszylinder (14) verbunden ist, dessen als Differentialkolben ausgebildeter Arbeitskolben (15) einseitig unter Druck steht und dessen andere Seite zur Ausführung einer Schalthandlung wahlweise unter Druck gesetzt wird, gekennzeichnet durch die Anordnung eines zentralen Druckzylinders (11), der unmittelbar in die Wandung des Topfbodens (7) des Topfteiles (6) eingearbeitet bzw. an diesem angesetzt ist, wobei auf die Außenseite des Topfbodens (7) mehrere in gleichmäßigem Abstand zum Druckzylinder (11) - die Antriebszylinder (14) für die einzelnen Schalterpole (19) aufgesetzt sind.
  2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der radialsymmetrisch angeordnete Druckzylinder (11) als Wandungsteil des Topfbodens (7) aus diesem senkrecht vorspringt.
  3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die drei am Topfboden (7) angeflanschten Antriebszylinder (14) gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnet sind und die Ecken eines gleichseitigen Dreiecks bilden.
  4. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem jeweiligen Antriebszylinder (14) ein Leitungsarm (29) zur Zuführung von Druckfluid angeformt ist, der in das kolbenstangenseitige Ende des Antriebszylinders (14) einmündet und dessen freies Ende mit einem Anschlußflansch (48) ausgestattet ist.
  5. Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungsarm (29) schräg zur Achse des Antriebszylinders (14) verläuft und zur Topfbodenmitte hin geführt ist.
  6. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Antriebszylinder (14) für einen autarken Betrieb eine eigene Steuer- und Überwachungseinheit bestehend z. B. aus Auslösespulen, Hilfsschalter, hydraulische Umschaltventile, zugeordnet ist.
  7. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem jeweils den Antriebszylindern (14) gegenüberliegenden Wandungsteil des Druckzylinders (11) ein axial verlaufender Fluiddurchgang (28) untergebracht ist, und im radial verlaufenden Ringabschnitt (12) des Topfbodens (7) im Bereich der Antriebszylinder weitere Fluidleitungen (22, 23, 25) eingearbeitet sind.
  8. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei Antriebszylindern (14) ein Niederdrucktank (26), der mit dem inneren des haubenförmigen Topfteiles (6) in Verbindung steht, angeordnet ist.
  9. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das haubenförmige Topfteil (6) mit dem zentralen, in axialer Richtung hervorspringenden Druckzylinder (11) aus einem einzigen Gußteil besteht.
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DE4011445A DE4011445A1 (de) 1990-04-09 1990-04-09 Hydraulischer antrieb
DE4011445 1990-04-09

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Publication Number Publication Date
EP0451724A2 EP0451724A2 (de) 1991-10-16
EP0451724A3 EP0451724A3 (en) 1992-09-23
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