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Hydraulische Kippvorrichtung für Fahrzeuge Hydraulische Kippvorrichtungen
für Fahrzeuge mit einem doppeltwirkenden Zylinder - Kippzylinder
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sind an sich bekannt. Bei diesen Kippvorrichtungen ist be:reits erkannt
worden, daß dann Gefahrenzustände auftreten, wenn beispielsweise bei Steilwinkel-
oder Kastenkippern der Behälter um 70' oder mehr gekippt wird, um eine saubere
Entleerung der in ihm enthaltenen Ladung zu gewährleisten. Bei solchen Steilwinkelkippbehältern
gerät der Schwerpunkt des Behälters und/oder der Last über den oberen Totpunkt der
Schwenkachse des Behälters hinaus, so daß dieser am Ende der Bewegung schwer gegen
die hydraulische Kippvorrichtung oder die Behälteranschläge schlägt. Diese Wirkung
ist besonders kräftig bei ein bootartiges Ende aufweisenden Behältern und bei Beladung
mit sehr groben Fels- oder Gesteinsbrocken, sobald ein schwerer Brocken auf das
bootartige Ende des Behälters fällt.
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Zur Vermeidung dieser Nachteile ist bereits vorgeschlagen worden,
den im Zuge des Kippvorganges schwenkenden Zylinder auf eine Hubbegrenzungsvorrichtung
einwirken zu lassen. Im Ergebnis gelangt man dadurch zu einem Stoßdämpfer. Eine
derartige Vorrichtung ist offenbar nicht in der Lage, die oben beschriebenen Gefahrenzustände
abzustellen, sondern kann sie allenfalls mildem. Nachteilig ist, daß der Zylinder
dann erheblichen Beanspruchungen durch die Einwirkung des Stoßdämpfers ausgesetzt
ist, was zu alsbaldigem Verschleiß seiner bewegten Teile führt.
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Es ist auch grundsätzlich bereits bekannt, die Schlagbeanspruchungen
beim Kippen des Behälters im hydraulischen Kreislauf aufzunehmen und dort unschädlich
zu machen. Bei einer diesen Gedanken verwirklichenden Vorrichtung wird in unmittelbarer
Nähe des Zylinderdeckels eine Drosselöffnung vorgesehen. Diese Drosselöffnung tritt
in Tätigkeit, sobald der Kolben des Zylinders die Hauptöffnung überfahren hat. Zusätzlich
kann bei dieser bekannten Vorrichtung an die Drosselöffnung auch noch ein Drosselorgan
angeschlossen werden, so daß der Öffnungsquerschnitt regelbar ist. Obwohl diese
bekannte Vorrichtung konstruktiv einfach verwirklicht werden kann, ist sie nicht
frei von Nachteilen.
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Zunächst bewirkt die Drossel nicht nur eine Dämpfung der Kippbewegung
des Kolbens im Zylinder, sondern drosselt auch den Rücklauf des hydraulischen Mediums
in den Zylinder bei Rücklauf des Kolbens. Dadurch muß die Pumpenleistung für die
Hydraulik stärker bemessen werden als an sich erforderlich. Schwerwiegender aber
ist, daß der Kolben im Zylinder nicht über die, üblichen Gummi- oder Hartkunststoffdichtungen
angedichtet werden kann, weil diese Dichtungen, wenn der Kolben des Zylinders die
verschiedenen öffnungen überfährt, alsbald zerstört werden. Infolgedessen muß die
Dichtung des Kolbens durch genaues Einpassen des Kolbens in den Zylinder sichergestellt
werden. Das ist teuer und deshalb nachteilig. Es besteht außerdem die Gefahr, daß
beispielsweise durch verschiedene Sonneneinstrahlung und dadurch erfolgendes verschiedenes
Erwärmen von Zylinderteilen die Passung verändert wird und dadurch Undichtigkeiten
auftreten. Konstruktiv erweist es sich als schwierig, eine optimale Dämpfung zu
erreichen, da durch den festliegenden Abstand der Haupt- und der Drosselöffnung
im Kippzylinder der maximale Dämpfungsweg festgelegt ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kippvorrichtung zu
schaffen, die diese Nachteile vermeidet und die jederzeit auf verschiedene Ladungen
oder Betriebsverhältnisse einstellbar ist.
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Die Erfindung betrifft und setzt als bekannt voraus, eine hydraulische
Kippvorrichtung für Fahrzeuge mit einem doppeltwirkenden Kippzylinder und einem
regelbaren Drosselventil für die beim Kippvorgang aus dem Zylinderraum über den
Hubkolben abfließende Druckflüssigkeit. Die Erfindung besteht darin, daß das Drosselventil
in an sich bekannter Weise durch die Kippbewegung der Mulde steuerbar und
der
Zeitpunkt der Betätigung des Drosselventils einstellbar ist.
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Die Erfindung ist im übrigen auf verschiedene Weise zu verwirklichen.
So erweist es sich als zweckmäßig, das Drosselventil zwischen dem Kippzylinder und
einem von Hand betätigbaren Regelventil anzuordnen. Weiterhin kann das Drosselventil
unmittelbar durch die Kippbewegung mittels eines Schaltventils hydraulisch gesteuert
we.-den, welches mechanisch durch die Kippbewegung betätigt wird. Wenn man gemäß
einem weiteren Merkmal der Erfindung das Drosselventil als doppeltwirkendes KolbenventiL
dessen Kolben in zwei Endstellungen einstellbar ist, ausbildet, läßt sich erreichen,
daß in einer der Endstellungen eine freie Strömung durch das Ventil möglich ist,
während in der anderen Endstellung lediglich eine verengte Strömung durch das Ventil
erfolgt. Auch das Schaltventil kann als Kolbenventil ausgebildet werden, wobei dann
der Kolben unter Federbelastung in einer Ruhestellung haltbar ist. In dieser wird
die hydraulische Flüssigkeit einem Ende des Strömungsregelventils zugeführt, um
letztere in die zuerst erwähnte Endstellung zu bringen, wobei eine Verschiebung
des unter Federbelastung stehenden Ventilgliedes in die wirksame Stellung während
der Kippbewegung hydraulisches Medium dem anderen Ende des Strömungsregelventilgliedes
zuführt, um letzteres in die andere Endstellung zu verschieben.
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Die Erfindung hat außerdem als zweckmäßig erkannt, das Drosselventil
mechanisch durch die Kippbewegung zu betätigen. Wenn das Drosselventil ein Kolbenventil
ist, dessen Kolben unter Federhelastung in einer Ruhestellung haltbar ist, kann
in dieser Ruhestellung ein freier Durchfluß durch das Ventil verwirklicht sein,
während der Kolben während der Kippbewegung in eine wirksame Stellung verschiebbar
ist, in der lediglich ein verengter Durchfluß durch das Ventil möglich ist.
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Verwendet man. wie an sich bekannt.. eine Kippvorrichtung, bei welcher
der Kippzylinder mit der Mulde über ein Lenkergestänge verbunden ist, so wird nach
der Erfindung ein Nocken zur Betätigung des Drosselventils vorgesehen.
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Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen darin, daß der
Dämpfungsweg der Kippvorrichtung nicht mehr konstruktiv von vornherein festgelegt
zu werden braucht, so daß es möglich ist, den gesamten Weg oder einen kleinen Teil
oder jede beliebige Größe dieses von dem Kolben des Kippzylinders zurückgelegten
Weges zu dämpfen, wobei außerdem verschiedene Dämpfungen auf der gesamten Weglänge
vorgenommen werden können. Das ist besonders zweckmäßig bei den sogenannten Dumpern,
die in Bergbaubetrieben, in Gebirgen, in übertageanlagen und Steinbrücken eingesetzt
werden, weil es dadurch möglich ist, unterschiedlichen Materialien durch die verschiedene
Dämpfung des Zylinders Rechnung zu tragen.
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Die Erfindung soll im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen
und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben werden -, die zwei Ausführungsformen
des Erfindungsgegenstandes im Zusammenhang mit einem Kastenkipper darstellen. Es
el zeigt F i g. 1 eine schematische Ansicht eines Kippfahrzeuges gemäß der
vorliegenden Erfindung, F i g. 2 ein hydraulisches Schaltbild der Ausführungsform
nach F i g. 1,
F i g. 3 einen senkrechten Schnitt durch
das Steuerventil, wie es bei dem Schaltbild nach F i g. 2 Verwendung findet,
F i g. 4 einen Axialschnitt eines Hilfsventils, wie es bei dem Schaltbild
nach F i . 2 Verwendun- findet, g C
F i g. 5 einen Schnitt längs
der Linie V-V der F i g. A,
F i g. 6 einen Schnitt längs der
Linie VI-VI der F i g. -'r, F i 7 eine teilweise im Schnitt dargestellte
Seitenansieht eines Fahrzeu-es, ähnlich dem nach F i g. 1,
jedoch mit einer
abgeänderten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes.
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F i g. 8 ein hydraulisches Schaltbild für die Anordnung nach
F i g. 7 unter Darstellung eines Teiles des Fahrzeuges, F i g. 9 einen
Axialschnitt für das Steuerventil, das im Zusammenhang mit dem Schaltbild nach F
i g. 8
verwendet wird.
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Die Fahrzeuge weisen bei beiden Ausführungsformen ein Fahrgestell
1 auf, auf dem ein Kippbehälter 2 mit einem bootartigen Ende 3 um
die Kippachse 4 schwenkbar angeordnet ist. Die hydraulische Kippvorrichtung besteht
aus einer doppeltwirkenden Presse 5 mit einem Zylinder 5
a und bewirkt die Kippbewegung des Behälters 2 auf dem Fahrzeug über ein Lenkersystem
6 bekannter Bauart, welches am Fahrgestell 1 auf einer Welle
7 schwenkbar gelagert ist. Die hydraulische Presse 5 ist mit ihrer
Achse etwas gegen die Horizontale nach hinten oben geneigt, wenn der Kippbehälter
2 in der normalen oder Fahrstellung steht.
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Bei der Ausführungsforni nach den F i g. 1 bis 6
ist
ein Hilfsventil 8, welches im einzelnen in den Fig. 4 bis 6 dargestellt
ist, auf dem Fahrgestell 1
montiert. Ein bogenförmiger Nocken 9 sitzt
konzentrisch auf dem Lenkersystem und läßt sich um die Welle 7 drehen. Die
Anordnung ist derart getroffen, daß bei in normaler ungekippter Stellung stehendem
Behälter der Nocken 9 nicht wirksam ist. Sobald je-
doch der Behälter
2 gekippt wird und sich seiner vollständig gekippten Stellung nähert, trifft der
Nocken 9
auf den Stempel 10 des Hilfsventils 8 und verschiebt
diesen in seine wirksame Stellung.
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Der hydraulische Kreis nach F i g. 2 enthält zusätzlich zu
dem Pressenzylinder 5a und dem Schaltventil ein von Hand zu betätigendes Regelventil
13,
ein Strömungsregelventil 17. eine vom Motor angetriebene Pumpe
11 und einen Behälter 12 für das hy-
draulische Medium. Eine Saugleitung
19 verbindet den Behälter 12 mit der Pumpe 11, welche das
hy-
draulische Medium durch eine Druckleitung 14 und das Regelventil
13 zum Zylinder 5 a fördert. Zwei entsprechende Einstellungen
des Regelventils 13 ermöglichen die Zuführung des hydraulischen Mediums in
den Bodenteil des Zylinders 5a durch eine Zuführungsleitung 15 oder in das
obere Ende des Zylinders 5 a durch eine Zuführungsleitung
16, in die das Strömungsregelventil 1.7 eingeschaltet ist, wobei das
hy-
draulische Medium vom anderen Ende des Zylinders 5 a
über das Regelventil 13 und eine Ablaßleitung 18
in den Behälter 12
ausgestoßen wird. Das hydraulische Medium wird dem Bodenteil des Zylinders 5a zugeführt
und über dessen oberes Ende abgeleitet, sobald der Behälter gekippt wird. Während
der Rücklaufwirkung kehren sich die Bedingungen um.
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Wie man im einzelnen aus Fig. 3 erkennt, enthält das Strömungsregelventil
17 einen Ventilkörper
20 mit einer Ventilbohrung, in die
ein doppeltwirkendes Kolbenventilglied 21 mit zwei Kolbenteilen 22, 23
eingesetzt
ist, die an gegenüberliegenden Enden angeordnet sind. Das Ventilglied 21 weist zwischen
den Kolbenventilteilen 22, 23 eine breite Ringrille 24 auf und davon getrennt
eine schmale Ringrille 25, wobei die letztere in der Nähe des Kolbenventils
23 angeordnet ist. Ein Einlaßkanal 26 und ein Auslaßkanal
27
sind im Ventilkörper angeordnet und liegen einander diametral gegenüber
und rechtwinklig zur Längsachse der Ventilbohrung. Verschlußstopfen 28, 29
dichten die Enden der Ventilbohrung ab und sind mit Verbindungsbohrungen
30, 31 versehen, durch die es möglich ist, das hydraulische Medium auf die
Enden der Kolbenteile 22, 23 aufzubringen. Zwei Endstellungen des Ventilgliedes
21 werden durch Anschlag des Ventilgliedes an die Stopfen 28, 29 gebildet,
wobei in der normalen Ruhestellung nach F i g. 3 die Kanäle 26,
27,
an die zwei Teile der Zuführungsleitung 16 entsprechend angeschlossen sind,
über die größere Ringrille in Verbindung stehen, so daß die Strömung des Mediums
durch die Leitung 16 im wesentlichen nicht behindert wird. Befindet sich
das Ventilglied 21 in seiner anderen Endstellung, dann stehen die Kanäle
26, 27 nur über die kleine Ringrille 25 in Verbindung, welche die
Strömung durch die Leitung 16 behindert.
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Nach den F i g. 4 bis 6 besteht das Schaltventil
8
aus einem Ventilkörper 32 mit einer Ventilbohrung, in der ein verlängertes,
im allgemeinen zylindrisches Endteil des Stempels 10 gleitbar geführt ist.
Den einen Abschluß der Ventilbohrung bildet ein Verschlußstopfen 33, der
mit einer Bohrung für den Stempel 10
versehen ist. Das gegenüberliegende Ende
der Ventilbohrung ist durch einen Verschlußstopfen 34 abgeschlossen, welcher einen
nach innen weisenden Stift 35 trägt, der in eine Axialbohrung im inneren
Teil des Stempels 10 ragt und ein Führungsglied für eine Druckfeder bildet,
welche auf dem Basisteil der Axialbehrung anschlägt und den Stempel 10 in
seine normale, nicht wirksame Ruhestellung drückt, wie man aus F i g. 4 erkennt,
in der eine Schulter des Stempels aui dem inneren Ende des Stopfens 33 aufliegt.
Drei im Abstand angeordnete Ringkanäle 36, 37, 38
sind in der Wandung der
Ventilbohrung vorgesehen, die an ihrem dem Stopfen 34 zugekehrten Ende einen Ventilraum
39 aufweist, der mit einem Auslaß 40 im Ventilkörper 32 in Verbindung
steht. Im Ventilkörper 32 befindet sich ferner ein Einlaß 41 (F i
g. 6), der mit dem Ringkanal 37 in Verbindung steht, und nach F i
g. 5 ein Auslaß 43, welcher mit dem Ringkanal 38
in Verbindung steht.
Der Innenteil des Stempels 10
besitzt einen Endbereich 10
a mit vermindertem Durchmesser und einer zentralen Ringrille 44 an seinem
Außenumfang. Drei im Abstand angeordnete Reihen von radialen Bohrungen 45, 46, 47
sind entsprechend in Ebenen senkrecht zur Längsachse des Stempels 10 angeordnet
und stehen n-üt der Axialbohrung in diesem Stempel in Verbindung. Die Ringrille
44 liegt zwischen den beiden Reihen von Radialbohrungen 46, 47 und ist außerhalb
der letzteren angeordnet. Die Konstruktion und Anordnung ist derart getroffen, daß
bei Lage des Stempels 10 in seiner unwirksamen Stellung nach F i
g. 4 der Einlaß 41 mit dem Auslaß 42 über die Ringrille 44 und der Auslaß
43 mit dem Auslaß 40 über die Radialbohrung 47 und den Ventilraum 39 in Verbindung
steht. Steht der Stempel 10 in seiner wirksamen Stellung, in die er durch
den Nocken 9 während des Kippens des Kippbehälters 2 verschoben wird, dann
steht der Einlaß 41 mit dem Auslaß 43 über die Ringrille 44 und der Auslaß 42 mit
dem Auslaß 40 über die Radialbohrung 46 und den Ventilraum 39 in Verbindung.
Während der Bewegung des Stempels 10 verbinden die Radialbohrungen 45 den
Raum in der Nähe des inneren Endes des Verschlußstopfens 33 mit dem Auslaß,
so daß ein freier Strom von hydraulischem Medium in oder aus diesem Raum bei Änderung
des Volumens in letzterem fließen kann.
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Gemäß dem hydraulischen Kreis nach F i g. 2 ist der Auslaß
der Pumpe 11 mit dem Einlaß 41 des Ventils 8 durch die Druckleitung
48 verbunden. Der Auslaß 40 steht mit dem Behälter 12 üiber eine Auslaßleitung 49,
der Auslaß 42 mit der Verbindungsbohrung 30 des Ventils 17 durch eine
Zuführungsleitung 50 und der Auslaß 43 mit der Verbindungsbohrung
31 des Ventils 17 durch eine Zuführungsleitung 51 in Verbindung.
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Die Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 6 arbeitet
wie folgt: Bei laufender Pumpe 11 wird das Regelventil 13 so eingestellt,
daß unter Druck stehendes Medium über die Zuführungsleitung 15 in das untere
Ende des Zy-
linders 5a fließt, um das Kippen des Behälters einzuleiten. Dabei
wird hydraulisches Medium vom oberen Ende des Zylinders ausgestoßen und fließt durch
die Leitung 16 und das Strömungsregelventil 17 und dann durch das
Regelventil 13 und die Austrittsleitung 18 zurück zum Behälter 12.
Bei Beginn des Kippvorgangs befindet sich der Stempel 10 des Ventils
8 in seiner normalen Ruhestellung, und das Druckmittel wird unter Druck durch
die Leitung 50 dem Strömungsregelventil 17 zugeführt, so daß das Ventilglied
21 desselben in seine normale Ruheendstellung gedrückt wird und eine freie Strömung
des hydraulischen Mittels vom oberen Ende des Zylinders 5a über die Leitung
16 erfolgt. Ist der Behälter 2 annähernd bis zum oberen Totpunkt gekippt
oder erreicht er gerade diese Stellung, dann berührt der Nocken 9 den Stempel
10 des Schaltventils 8 und verstellt ihn derart, daß, wie bereits
beschrieben, das Druckmittel durch die Leitung 51 fließt und das Ventilglied
21 des Strömungsregelventils 17 in die andere EndsteHung verschiebt, in der
das Ventil 17 die Strömung des hydraulischen Mediums durch die Leitung
16 drosselt # und derart die Endbewegung des Behälters 2 in seine vollständig
gekippte Lage verzögert.
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Die Drosselung der Strömung vom oberen Ende des Zylinders
5 a führt zu einem Druckanstieg an diesem oberen Ende, so daß
die hydraulische Presse als Stoßdämpfer wirkt und damit die obenerwähnte Verzögerung
eintritt.
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Um den Behälter 2 in seine normale Fahrstellung zurückzubringen, wird
das Regelventil 13 in die andere Betriebsstellung umgestellt, in der das
hydraulische Medium durch die Leitung 16 zum oberen Ende des Zylinders
5 a strömt und das vom unteren Ende des hydraulischen Zylinders
ausgestoßene Medium über die Leitungen 15 und 18 zum Behälter 12 zurückkehrt.
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Wenn bei der beschriebenen Anordnung der Kippbehälter in seine Fahrstellung
zurückkehrt, dann bleibt die Verengung durch das Ventil 17 während der Anfangsstufe
des Rücklaufes wirksam, wird je-
doch beseitigt, sobald der Nocken
9 den Stempel 10
des Hilfsventils freigibt. In diesem Fall kehrt der
Stempel 10 automatisch in seine normale Ruhestellung
zurück,
und das hydraulische Medium wird über die Leitung 50 dem Strömungsregelventil
17 zugeführt, um das Ventilglied 21 umzustellen, welches sich in seine normale
Endstellung bewegt. In den Fällen, wo der geringe Zeitverlust infolge der Tatsache,
daß die Verengung in der Leitung 16 während der Anfangsstufe der Rücklaufbewegung
des Behälters 2 verbleibt, unerwünscht ist, kann der hydraulische Kreis in entsprechender
Weise derart abgeändert werden, daß das Ventilglied 21 des Strömungsregelventils
17 bei Beginn der Rückwärtsbewegung umgeschaltet wird.
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Bei der Ausführungsform nach den F i g. 7 bis 9,
in denen
gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen wie bei der bereits, beschriebenen Ausführungsform
tragen, wird das Strömungsregelventil 17, welches in der das obere Ende des
Zylinders 5a mit dem Steuerventil 13 verbindenden Leitung 16 liegt,
während der Kippbewegung des Behälters 2 unmittelbar mechanisch betätigt. Das Ventil
17 besitzt einen Stempel 60
(F i g. 8 und 9), der während
der Kippbewegung betätigt und durch einen Nocken 65 (F i g. 7 und
8),
der auf dem Lenkergetriebe 6 montiert ist, nach innen verschoben
wird. Wie man aus F i g. 8 erkennt, besitzt der Nocken 65 eine Nockenfläche,
welche seitlich am Fahrgestell 1 geneigt angeordnet ist und auf die der Stempel
60 aufläuft, wenn der Kippbehälter 2 seine Totstellung während der Kippbewegung
erreicht. Im hydraulischen Kreis der F i g. 8 sind der ölbehälter und die
Pumpe weggelassen. Ihre Lage bezüglich des Regelventils 13 entspricht der
nach F i g. 2.
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Nach F i g. 9 besitzt das Strömungsregelventil 17
einen
im allgemeinen zylindrischen Ventilkörper 20, in dessen Bohrung ein Kolbenventilglied
61 angeordnet ist. Dieses Ventilglied 61 ist mit Randringnuten 24,
25 versehen, welche in gleicher Weise mit Auslässen 26, 27 zusammenwirken,
wie es im Zusammenhang mit den ähnlich bezeichneten Teilen nach F i g. 3
beschrieben wurde. Das Ventilglied 61 wird in seine normale Ruheendstellung
durch eine Druckfeder 62 gepreßt, welche zwischen dem Glied und einem Verschlußstopfen
63 angeordnet ist, der ein Ende der Ventilbohrung verschließt. Ein Verschlußstopfen
64 am anderen Ende der Ventilbohrung enthält eine Bohrung für den Stempel
60, und das innere Ende des Stempels 60 ruht auf dem der Feder
62 abgewandten Ende des Ventilgliedes 61. Eine Verschiebung des Stempels
60 durch den Nocken 65 verschiebt das Ventilglied 61 in eine
Stellung, in der die Ringnut 25
in der bereits beschriebenen Weise dazu dient,
die Strömung durch die Leitung 16 zu drosseln.
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Die Wirkungsweise der in den F i g. 7 bis 9 dargestellten
Ausführungsform ist ähnlich derjenigen der vorher beschriebenen Ausführungsforin,
mit der einen Ausnahme, daß statt des Umschaltens des Strömungsregelventils
17 durch das Schaltventil 8 infolge C
einer mechanischen Bewegung
desselben das Strömungsregelventil 17 mechanisch infolge einer Verschiebung
des Stempels 60 durch den Nocken 65 umgeschaltet wird, wenn der Kippbehälter
2 den oberen Totpunkt während der Kippbewegung erreicht. Bei dieser Ausführungsform
bleibt also die Verengung in der Leitung 16, die durch das Strömungsregelventil
17
hervorgerufen wird, in der ersten Stufe der Rücklaufbewegung des Behälters
wirksam, nachdem die Kippbewegung zu Ende geführt wurde.