DE69010010T2

DE69010010T2 - Eilabsenkventil.

Info

Publication number: DE69010010T2
Application number: DE69010010T
Authority: DE
Inventors: David P. Joliet Il 60435 Smith
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1990-08-31
Filing date: 1990-10-15
Publication date: 1995-01-26
Anticipated expiration: 2010-10-16
Also published as: EP0500730A1; DE69010010D1; JP2923050B2; EP0500730B1; JPH05501445A; CA2064573A1; EP0500730A4; US5014734A; WO1992004545A1; ZA915151B

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine hydraulische Schaltung zum Steuern der Höhenposition einer Bulldozerschaufel oder eines Schildes oder ähnlichem und insbesondere auf auf ein Schnellfallventil, das die Effizienz der Schaltung verbessert.

Ausgangspunkt

Schnellfallventile werden üblicherweise in hydraulischen Steuerschaltungen für Bulldozerschilder oder ähnliches verwendet, bei denen dem Schild erlaubt wird, unter dem Einfluß von Schwerkraft frei auf das Bodenniveau zu fallen. Etwas von dem Strömungsmittel, das von den hydraulischen Zylindern abgegeben wird, die die Höhe des Schildes steuern, wird durch die Schnellfallventile zu den expandierenden Enden der hydraulischen Zylinder umgelenkt, um die Pumpenströmung dorthin zu ergänzen oder zu vervollständigen. Ohne ein Ventil der Schnellfallbauart würden die expandierenden Enden der hydraulischen Zylinder recht stark kavitieren. Da die Kavitiation aufweisenden Enden der Zylinder mit Strömungsmittel von der Pumpe gefüllt werden müssen, nachdem das Schild auf dem Boden zur Ruhe kommt, tritt eine erhebliche Zeitverzögerung auf, bevor eine ausreichende nach unten gerichtete Kraft auf den Schild angelegt werden kann, um in den Boden einzudringen. Die Verwendung von Schnellfallventilen minimiert die Kavitiation und reduziert somit die Zeitverzögerung.
Die Dauer der Zeitverzögerung hängt von der Effizienz des Schnellfallventils ab, die bestimmt wird durch die Menge an abgegebenen Strömungsmittel, die das Schnellfallventil zurück zu der expandierenden Seite der Zylinder umlenkt. Diese Menge ist abhängig davon, wie schnell sich das Schnellfallventil in einem freien Fall zu der Schnellfallposition bewegt und von dem Prozenzsatz des abgegebenen Strömungsmittels, daß das Schnellfallventil zurück zu den expandierenden Enden umlenkt, sobald es in der Schnellfallposition ist.
Die bekannten Schnellfallventile werden durch einen Differentialdruck in die Schnellfallposition bewegt und in dieser gehalten, der durch das abgegebene Strömungsmittel erzeugt wird, der durch eine feste Auslösezumeßöffnung hindurchgeht, sobald die Strömungsrate des abgegebenen Strömungsmittels eine vorbestimmte Rate übersteigt. Die Größe der festen Zumeßöffnung bestimmt normalerweise sowohl, wie schnell ein ausreichender Differentialdruck erzeugt wird, um das Ventil zu der Schnellfallposition zu bewegen als auch wie viel des abgegebenen Strömungsmittels zu den expandierenden Enden der hydraulischen Zylinder umgelenkt werden kann. Eines der Probleme, die bei der Verwendung der festen Zumeßöffnung angetroffen werden, ist, daß das Strömungsmittel, das zu den hydraulischen Zylindern gelenkt wird, um den Schild anzuheben, auch durch die Zumeßöffnung hindurchgeht. Wenn die Größe der Zumeßöffnung auf eine Größe verringert ist, die eine maximale Effizienz in der Schnellfallbetriebsart bewirkt, beschränkt sie die Strömung von der Pumpe zu den hydraulischen Zylindern in der Hebebetriebsart, wodurch die Geschwindigkeit, mit der der Schild angehoben werden kann, beschränkt wird. Die Größe der Auslösezumeßöffnung wird somit normalerweise durch die Strömungsmittelströmungsrate von der Pumpe zu dem Zylinder in der Hebebetriebsart bestimmt, so daß die maximale Effizienz des Schnellfallventils nicht realisiert werden kann.
Bisher war die Effizienz der Schnellfallventile so, daß, wenn ein einzelnes Schnellfallventil verwendet wurde, um die Strömung von zwei oder mehr hydraulischen Zylindern zu handhaben, daß die Zeitdauer der Zeitverzögerung, um die Zylinder auf dem Bodenniveau zu füllen, erhöht wurde. Wenn ein Schnellfallventil für jeden Zylinder verwendet würde, stiegen die Gesamtkosten für die Steuerschaltung. Ein größeres einzelnes Schnellfallventil der vorliegenden Bauart könnte möglicherweise die kombinierten Strömungen von zwei oder mehr Zylindern handhaben, würde aber die Kosten des Ventils, die Zeitverzögerung und eine Geräteabweichung oder -drift erhöhen.
Es wäre wünschenswert, ein Schnellfallventil vorzusehen, das so aufgebaut ist, daß seine Effizienz so ist, daß ein einzelnes Schnellfallventil die Strömungsmittelströmung von zwei oder mehr hydraulischen Zylindern handhaben könnte, ohne daß die Zeitdauer der Zeitverzögerung erhöht würde oder die Strömungsmittelströmung zu den Zylindern in der Hebebetriebsart eingeschränkt werden würde, und das mit erheblich geringeren Kosten gebaut werden könnte, wie die separaten derzeitig erhältlichen Schnellfallventile, die notwendig sind, um dieselbe Strömung zu handhaben. In einer Betriebsart wird es dem Schild erlaubt, von der angehobenen Position freizufallen und wird dann plötzlich gestoppt, bevor der Schild den Boden erreicht, um irgendwelches loses Material abzuschütteln, das an dem Schild anhaften kann. Somit ist es wünschenswert, daß das Schnellfallventil in der Lage ist, von der Schnellfallposition zu der Nicht-Schnellfallposition bewegt zu werden, und zwar an jedem Punkt während des freien Falles, um diese Funktion vorzusehen.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der oben genannten Probleme zu überwinden.

Die Erfindung

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Schnellfallventil ein Gehäuse mit einer Bohrung und ersten, zweiten und dritten Ringräumen auf, die mit der Bohrung in Verbindung stehen und axial entlang derselben beabstandet sind. Ein Ventilglied ist gleitbar in der Bohrung angeordnet und definiert eine Betätigungskammer zwischen dem Ventilglied und dem Gehäuse. Das Ventilglied ist zwischen einer ersten Position, bei der der erste Ringraum von dem zweiten Ringraum blockiert ist, und einer zweiten Position, bei der der zweite Ringraum mit dem ersten Ringraum in Verbindung steht, bewegbar. Mittel sind vorgesehen zum Vorspannen des Ventils in die erste Position. Weitere Mittel sind vorgesehen zum kontinuierlichen Verbinden des zweiten Ringraumes mit der Betätigungskammer. Ventilmittel definieren eine erste Zumeßöffnung zwischen dem zweiten und dritten Ringraum, wenn das Ventilglied sich in der ersten Position befindet und eine zweite einschränkendere Zumeßöffnung zwischen den zweiten und dritten Ringräumen, wenn das Ventilglied in der zweiten Position ist. Die Ventilmittel sehen auch eine im wesentlichen uneingeschränkte Strömungsmittelströmung von dem dritten Ringraum zu dem zweiten Ringraum in der ersten Position des Ventilgliedes vor.

Figurenbeschreibung

In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, das in einer hydraulischen Steuerschaltung eingesetzt ist;
Fig. 2 eine etwas vergrößerte Schnittansicht eines Teils der Fig. 1, die eine andere Position des Bauteils zeigt; und
Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 in Fig. 2.

Die beste Art die Erfindung auszuführen

Ein Schnellfallventil 10 ist innerhalb einer hydraulischen Schaltung 11 eingebaut zum Steuern der Höhe einer Last, die in diesem Ausführungsbeispiel durch ein Bulldozerschild oder eine -schaufel 12 dargestellt ist. Die hydraulische Schaltung 11 umfaßt ein Paar von doppelt wirkenden hydraulischen Zylindern 13, ein Paar von Zylinderleitungen 14, 16, die das Schnellfallventil 10 mit gegenüberliegenden Enden der hydraulischen Zylinder verbinden, eine Pumpe 17 und einen Tank 18, der mit einem Wegeventil 19 verbunden ist, und ein Paar von Ventilleitungen 21, 22, die das Wegeventil 19 mit dem Schnellfallventil verbinden. Die hydraulischen Zylinder 13 sind in geeigneter Weise mit einem nicht gezeigten Arbeitsfahrzeug verbunden, und zwar in der üblichen Art und Weise, wobei jeder Zylinder folgendes aufweist: ein Kopfende 23, das mit der Zylinderleitung 14 verbunden ist, ein Stangenende 24, das mit der Zylinderleitung 16 verbunden ist, einen Kolben 26, der gleitbar darinnen angeordnet ist, und eine Kolbenstange 27, die die Kolben 26 mit dem Schild 12 verbindet. Der Schild 12 steht unter dem Einfluß von Schwerkraft, so daß dessen Gewicht eine im wesentlichen nach unten gerichtete Fallrichtung bewirkt, die dazu neigt, die hydraulischen Zylinder auszufahren.
Das Schnellfallventil 10 umfaßt ein mehrstückiges Gehäuse 28 mit einer Bohrung 29 darinnen und eine Vielzahl von Ringräumen 31, 32, 33, die in offener Verbindung stehen mit und axial beabstandet sind entlang der Bohrung 29. Die benachbarten Ringräume 31 und 32 sind durch einen Steuersteg 34 getrennt und die benachbarten Ringräume 32 und 33 sind durch einen anderen Steuersteg 36 getrennt. Das Gehäuse besitzt auch ein Paar von Zylinderanschlüssen 37, 38, die mit den Ringräumen 31 bzw. 32 in Verbindung stehen und ein Paar von Ventilanschlüssen 39, 41, die mit den Ringräumen 31 bzw. 33 in Verbindung stehen. Die Zylinderleitungen 14 und 16 sind mit den Zylinderanschlüssen 37 bzw. 38 verbunden und die Ventilleitungen 21 und 22 sind mit den Ventilanschlüssen 39 bzw. 41 verbunden. Alternativ könnte der Ventilanschluß 39 weggelassen werden und die Ventilleitung 21 direkt mit der Zylinderleitung 14 verbunden werden. Eine andere Alternative wäre, das Gehäuse 28 direkt an einem der Zylinder 13 anzubringen, wobei die Anschlüsse darinnen in geeigneter Weise geändert werden müßten.
Ein zylindrisches Ventilglied 42 ist gleitbar in der Bohrung 29 angeordnet und besitzt gegenüberliegende Enden 43, 44 und einen Teil mit verringertem Durchmesser 46 benachbart zu dem Ende 44. Eine Vielzahl von konzentrisch beabstandeten Strömungsmittelsteuertaschen 47 ist in dem Ventilglied 42 zwischen seinen Enden vorgesehen. Eine sich axial erstreckende gestufte Bohrung 48 ist in dem Ventilglied ausgebildet und besitzt gegenüberliegende Enden 49, 51. Das Ende 49 ist abdichtend mit einem Gewindestopfen 52 geschlossen und wird nachfolgend als das geschlossene Ende bezeichnet, während das Ende 51 als das offene Ende bezeichnet wird. Ein Radialdurchlaß 53 verbindet eine der Taschen 47 mit der Bohrung 48. Das Ventilglied 42 besitzt einen Durchgang 54, der kontinuierlich den Ringraum 32 mit einer Betätigungskammer 56 an dem Ende 43 des Ventilglieds verbindet. Das Ventilglied 42 ist in Fig. 1 in einer blockierenden oder ersten Position gezeigt, in der der Ringraum 31 gegenüber dem Ringraum 32 blockiert ist und das Ventilglied nach rechts bewegbar ist in eine Schnellfall- oder zweite Position, wie in Fig. 2 gezeigt ist, bei der der Ringraum 32 in Verbindung mit dem Ringraum 31 steht, und zwar durch die Strömungsmittelsteuertaschen 47.
Ein langgestreckter Vorspannkolben 57 ist gleitbar in der Bohrung 48 des Ventilglieds 42 angeordnet und besitzt gegenüberliegende Endteile 58, 59 mit reduziertem Durchmesser. Der Endteil 59 ragt nach außen aus dem offenen Ende 51 hervor und steht normalerweise in Kontakt mit dem Gehäuse 28. Der Endteil 58 definiert eine Betätigungskammer 61 an dem geschlossenen Ende 49 der Bohrung 48. Der radiale Durchlaß 53 steht in kontinuierlicher Verbindung mit der Betätigungskammer 61.
Eine Schraubenkompressionsfeder 62 umgibt den Teil des Kolbens 57, der sich über das Ventilglied 42 hinaus erstreckt und ist zwischen dem Ventilglied 42 und dem Gehäuse 28 angeordnet zum elastischen Vorspannen des Ventilgliedes in die erste Position. Die Feder 62 und die auf das Ventilglied durch das Druckströmungsmittel in der Betätigungskammer 61 ausgeübte Kraft sieht Mittel 63 zum Vorspannen des Ventilgliedes in die erste Position vor.
Ventilmittel 64 sind vorgesehen zum Definieren einer ersten ringförmigen Zumeßöffnung 66 zwischen den Ringräumen 32, 33, wenn das Ventilglied 42 in der ersten Position ist, zum Definieren einer zweiten einschränkenderen ringförmigen Zumeßöffnung 67 zwischen den Ringräumen 32, 33, wenn das Ventilglied in der zweiten Position ist und zum Vorsehen einer im wesentlichen uneingeschränkten Strömungsmittelströmung von dem Ringraum 33 zu dem Ringraum 32, wenn das Ventilglied in der ersten Position ist.
Die Ventilmittel 64 umfassen eine zylindrische Hülse 68 mit einem Paar von axial beabstandeten zylindrischen Stegen 69, 71, wobei der Steg 71 zylindrisch größer ist wie der Steg 69. Die Hülse 68 ist gleitbar an dem Teil 46 mit reduziertem Durchmesser des Ventilglieds 42 angeordnet und wird daran durch einen Haltering 72 gehalten. Wenn das Ventilglied und die Hülse in der in Fig. 1 gezeigten Position sind, arbeitet der ringförmige Steg 69 mit dem Steg 36 des Gehäuses 28 zusammen, um die Zumeßöffnung 66 zu definieren. Wenn das Ventilglied in der in Fig. 2 gezeigten zweiten Position ist, wirkt der ringförmige Steg 71 mit dem Steg 36 zusammen, um die Zumeßöffnung 67 zu definieren. Die Hülse ist nach links bewegbar bezüglich zu dem Ventilglied, und zwar in eine Position, bei der der Steg 69 von dem Steg 36 beabstandet ist zum Vorsehen der im wesentlichen uneingeschränkten Strömungsmittelströmung von dem Ringraum 33 zu dem Ringraum 32, wenn das Ventilglied in der ersten Position ist. Alternativ kann die Hülse so aufgebaut sein, daß sie die ringförmigen Stege 69 und 71 mit zum Beispiel einer konischen oder sonstig geformten Oberfläche ersetzt zum Vorsehen einer variablen Zumeßöffnung, bei der die Zumeßöffnung 67 der einschränkendste Teil davon wäre, während die Zumeßöffnung 66 der am wenigsten einschränkende Teil davon wäre.

Industrielle Anwendbarkeit

Das Ventilglied 42 des Schnellfallventils 10 wird normalerweise in der ersten Position gehalten, und zwar durch die Feder 62, wenn das Steuerventil 19 in der gezeigten neutralen Position ist. Um den Schild 12 anzuheben, bewegt der Bediener das Steuerventil 19 nach links zum Verbinden der Pumpe 17 mit der Leitung 22 und der Leitung 21 mit dem Tank 18. Das Druckströmungsmittel von der Pumpe geht durch das Steuerventil 19, die Leitung 22 und in den Ringraum 33. Die Hülse 68 arbeitet in ähnlicher Weise wie ein Rückschlagventil, so daß das Strömungsmittel, das von dem Ringraum 33 zu dem Ringraum 32 hindurchgeht, die Hülse 68 nach links bewegt, um eine im wesentlichen uneingeschränkte Strömungsmittelströmung dazwischen vorzusehen. Das Druckströmungsmittel in dem Ringraum 32 geht durch den Anschluß 38, die Leitung 16 und in die Stangenenden 24 beider Zylinder 13, was bewirkt, daß sich die Kolben 26 zurückziehen, um dadurch den Schild anzuheben. Das Strömungsmittel, das von den Kopfenden 23 abgegeben wird, geht durch die Leitung 14, den Anschluß 37, den Ringraum 31, den Anschluß 39, die Leitung 21 und das Steuerventil 19 zu dem Tank 18.
Zum steuerbaren Ablassen oder Senken des Schildes 12 bewegt der Bediener das Steuerventil 19 nur teilweise aus der gezeigten neutralen Position nach rechts, um die Pumpe 17 mit der Leitung 21 zu verbinden. Das Druckströmungsmittel von der Pumpe geht durch das Steuerventil 19, die Leitung 21, den Anschluß 39, den Ringraum 31, den Anschluß 37, die Leitung 14 und in die Kopfenden 23. Das abgegebene Strömungsmittel von den Stangenenden 24 geht durch die Leitung 16, den Anschluß 38, den Ringraum 32, den Ringraum 33, den Anschluß 41, die Leitung 22 und das Steuerventil 19 zu dem Tank 18. Die Strömungskräfte, die auf die Hülse 68 wirken, spannen sie in die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Position vor zum Erzeugen der Zumeßöffnugn 66. Alternativ könnte eine leichtgewichtige Schraubenfeder verwendet werden zum elastischen Vorspannen der Hülse in die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Position. Wenn sich das Steuerventil 19 in einem teilweise betätigten Zustand befindet, beschränkt es das von den Stangenenden abgegebene Strömungsmittel auf eine Strömungsrate, die geringer ist als eine vorbestimmte Strömungsrate. Wenn die Strömungsmittelströmungsrate des Strömungsmittels, das durch die Zumeßöffnung 66 hindurchgeht, geringer ist als die vorbestimmte Strömungsrate, dann ist der Differentialdruck, der durch die Zumeßöffnung 66 erzeugt wird, unterhalb einer vorbestimmten Größe. Somit ist der Druck in dem Ringraum 32 und der durch den Durchgang 54 zu der Betätigungskammer 56 hindurchgeht nicht ausreichend, um das Ventilglied 42 nach rechts gegen die Feder 62 in die Schnellfallposition zu bewegen.
Um dem Schild zu erlauben, von der angehobenen Position frei zu fallen, bewegt der Bediener das Steuerventil 19 nach rechts, und zwar über einen Auslösepunkt hinaus, bei dem das Steuerventil 19 dem Strömungsmittel, das von den Stangenenden 24 der Zylinder abgegeben wird, nur einen geringen Widerstand bietet. Bei diesem Zustand übersteigt die Strömungsmittelströmung, die durch die Zumeßöffnung 66 hindurchgeht, die vorbestimmte Strömungsrate, wodurch ein Differentialdruck erzeugt wird, der ausreicht, um das Ventilglied 42 nach rechts in die Schnellfallposition zu bewegen. Genauer gesagt, wenn der Differentialdruck die vorbestimmte Größe übersteigt, wird der höhere Druck in dem Ringraum 32 durch den Durchgang 54 in die Betätigungskammer 56 gelenkt. Wenn der Differentialdruck die vorbestimmte Größe übersteigt, ist die strömungsmittelerzeugte Kraft, die auf das Ende 43 wirkt, größer als die strömungsmittelerzeugte Kraft, die auf das gegenüberliegende Ende 44 des Ventilglieds wirkt, und zwar um eine Größe, die größer ist als die Kraft der Feder 62. Das Ventilglied 42 wird somit nach rechts in die zweite Position bewegt. Wenn sich das Ventilglied 42 nach rechts bewegt, erzeugt der ringförmige Steg 71 die einschränkendere Zumeßöffnung 67, was einen viel größeren Differentialdruck erzeugt, wodurch bewirkt wird, daß sich das Ventilglied schneller in die vollständig betätigte zweite Position bewegt. Wenn das Ventilglied in der zweiten Position ist, steht der Ringraum 32 mit dem Ringraum 31 durch die Taschen 47 in Verbindung, wodurch dem von den Stangenenden abgegebenen Strömungsmittel erlaubt wird, dorthindurch zu gehen und sich mit dem Strömungsmittel von der Pumpe zu kombinieren, wobei die kombinierte Strömung durch den Anschluß 37 und die Leitung 14 hindurchgeht, um die expandierenden Enden der hydraulischen Zylinder zu füllen. Die einschränkendere Zumeßöffnung 67 dient auch zum Beschränken der Strömungsmittelströmung dorthindurch, so daß eine größere Menge an Strömungsmittel, das von den Stangenenden abgegeben wird, verwendet wird, um die expandierenden Kopfenden 23 der Zylinder zu füllen. Die Strömungsmittelmenge, die durch die Zumeßöffnung 67 hindurchgeht, ist so ausgewählt, daß sie einen Differentialdruck beibehält, der ausreicht, um das Ventilglied 42 in der Schnellfallposition zu halten. Das Strömungsmittel, das durch die Zumeßöffnung 67 hindurchgeht, geht durch das Steuerventil 19 zu dem Tank 18. Der Bediener kann somit den Schild an irgendeiner Position während des freien Falles stoppen, indem er das Steuerventil 19 in Richtung der zentrierten Position bewegt, und zwar über den Auslösepunkt hinaus. Dies erhöht den Widerstand oder die Einschränkung für die Strömungsmittelströmung durch das Steuerventil 19, und zwar ausreichend um die Strömungsmittelströmung über die Zumeßöffnungen 67 und 66 zu reduzieren, was wiederum den Differentialdruck auf eine Größe reduziert, so daß die Feder 62 das Ventilglied in die erste Position bewegt.
Wenn der Schild 12 den Boden kontaktiert, schaltet das Ventilglied 62 des Schnellfallventils 10 sofort in die Nicht-Schnellfall oder erste Position zurück, und zwar automatisch, ohne daß irgendein zusätzlicher Aufwand durch den Bediener notwendig ist, so daß schnell ein nach unten gerichteter Druck auf den Schild angelegt werden kann, um in den Boden einzudringen. Genauer gesagt, wenn der Schild den Boden kontaktiert und das Ausfahren der hydraulischen Zylinder 13 gestoppt wird, wird kein weiteres Strömungsmittel von den Stangenenden 24 der Zylinder abgegeben. Wenn kein Strömungsmittel durch die Zumeßöffnungen 67 oder 66 hindurchgeht, reduziert sich das Druckdifferential, was es der Feder 62 erlaubt, das Ventilglied 42 in die erste Position zu bewegen. Druck kann dann in dem Strömungsmittelströmungspfad zwischen der Pumpe und den Kopfenden der hydraulischen Zylinder aufgebaut werden. Der Strömungsmitteldruck in dem Ringraum 31 geht durch den Radialdurchlaß 53 in die Betätigungskammer 61. Wenn der Endteil 59 mit reduziertem Durchmesser des Kolbens 57 in Kontakt mit dem Gehäuse 28 steht, erhöht das Druckströmungsmittel in der Betätigungskammer 61 die nach links gerichtete Vorspannung auf das Ventilglied 42, was bewirkt, daß es sich in die erste Position bewegt. In dieser Position sind die Leitungen 14, 16 voneinander getrennt, so daß voller Pumpendruck in den Kopfenden 23 der Hydraulikzylinder 13 erzeugt werden kann, um eine nach unten gerichtete Kraft auf den Schild 12 auszuüben, und zwar sogar wenn das Steuerventil 19 über den Auslösepunkt bewegt wird.
In Anbetracht der vorhergehenden Ausführungen ist es leicht zu erkennen, daß die Struktur der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Schnellfallventil mit Ventilmitteln vorsieht, die zwei verschiedene Zumeßöffnungen in einer Strömungsmittelströmungsrichtung dorthindurch vorsehen und die in ähnlicher Weise wie ein Rückschlagventil arbeiten und sich in eine Position bewegen, um eine im wesentlichen uneingeschränkte Strömungsmittelströmung dorthindurch in die entgegengesetzte Richtung zu ermöglichen. Eine der Zumeßöffnungen kann somit so bemessen sein, daß sie einen normalen Betrieb der hydraulischen Schaltung ermöglicht, während sie schnell einen Differentialdruck erzeugt, um eine Verschiebung des Ventilgliedes in Richtung der zweiten Position zu starten, wenn die Strömungsmittelströmungsrate eine vorbestimmte Strömungsrate übersteigt, wobei die andere Zumeßöffnung im wesentlichen die Strömungsmittelströmung dorthindurch einschränkt, so daß eine größere Menge des abgegebenen Strömungsmittels verwendet werden kann, um die expandierenden Enden der hydraulischen Zylindes zu füllen. Da die Ventilmittel in ähnlicher Weise wie ein Rückschlagventil arbeiten, besitzt die Größe der Zumeßöffnungen keinen Einfluß auf die Strömungsmittelströmung in die entgegengesetzte Richtung, so daß die Zumeßöffnungen so bemessen sein können, daß sie eine maximale Effizienz des Schnellfallventils in seiner ersten Position erreichen. Ein zusätzlicher Vorspannkolben hält das Ventilglied in der ersten Position, wenn der Schild auf dem Boden ist und eine nach unten gerichtete Kraft durch die hydraulischen Zylinder ausgeübt wird. Ein Schnellfallventil, das gemäß dem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel aufgebaut war, erreichte eine derartige Effizienz, daß ein einzelnes Schnellfallventil die Strömungsmittelströmung von zwei hydraulischen Zylindern handhaben kann, und trotzdem die Zeitdauer der Zeitverzögerung reduziert, während dieselbe Schnellfallzeit beibehalten wird.
Weitere Aspekte, Ziele und Vorteile dieser Erfindung ergeben sich durch eine Studie der Zeichnung, der Offenbarung und der Ansprüche.

Claims

1. Schnellfallventil (10), das folgendes aufweist: ein Gehäuse (28) mit einer Bohrung (29) und ersten, zweiten und dritten Ringräumen (31, 32, 33), die in Verbindung stehen mit und axial beabstandet sind entlang der Bohrung (29);

ein Ventilglied (42), das gleitbar in der Bohrung (29) angeordnet ist und eine Betätigungskammer (56) zwischen dem Ventilglied und dem Gehäuse definiert, wobei das Ventilglied bewegbar ist zwischen einer ersten Position, in der der erste Ringraum (31) von dem zweiten Ringraum (32) blockiert ist und einer zweiten Position, bei der der zweite Ringraum mit dem ersten Ringraum in Verbindung steht;

Mittel (63) zum Vorspannen des Ventilglieds (42) in die erste Position;

Mittel (54) zum kontinuierlichen Verbinden des zweiten Ringraums (32) mit der Betätigungskammer (56); und

Ventilmittel (64) zum Definieren einer ersten Zumeßöffnung (66) zwischen den zweiten und dritten Ringräumen (32, 33), wenn das Ventilglied (42) in der ersten Position ist, zum Definieren einer zweiten einschränkenderen Zumeßöffnung (67) zwischen den zweiten und dritten Ringräumen, wenn das Ventilglied in der zweiten Position ist, und zum Vorsehen einer im wesentlichen uneingeschränkten Strömungsmittelströmung von dem dritten Ringraum zu dem zweiten Ringraum in der ersten Position des Ventilglieds.

2. Schnellfallventil (10) nach Anspruch 1, wobei die Ventilmittel (64) durch das Ventilglied (42) getragen werden.

3. Schnellfallventil (10) nach Anspruch 2, wobei die Ventilmittel (64) folgendes aufweisen:

eine Hülse (68) mit ersten und zweiten axial beabstandeten, zylindrischen Stegen oder Anschlußflächen (69, 71), wobei der zweite Steg (71) zylindrisch größer als der erste Steg ist, wobei die Hülse gleitbar an dem Ventilglied (42) angeordnet ist und bewegbar ist zwischen einer ersten Position, bei der der erste Steg (69) mit dem Gehäuse (28) zusammenarbeitet zum Definieren der ersten Zumeßöffnung (66) und der zweite Steg (71) die zweite Zumeßöffnung (67) definiert und einer zweiten Position, bei der die Stege von dem Gehäuse beabstandet sind, um eine uneingeschränkte Strömungsmittelströmung von dem dritten Ringraum zu dem zweiten Ringraum vorzusehen.

4. Schnellfallventil (10) nach Anspruch 3, wobei das Ventilglied (42) einen Teil (46) mit reduziertem Durchmesser besitzt, wobei die Hülse (68) gleitbar auf dem Teil (46) mit reduziertem Durchmesser angeordnet ist.

5. Schnellfallventil (10) nach Anspruch 4, wobei die kontinuierlich verbindenden Mittel einen Durchlaß (54) in dem Ventilglied (42) aufweisen.

6. Schnellfallventil (10) nach Anspruch 3, wobei das Ventilglied (42) eine Vielzahl von umfangsmäßig beabstandeten Strömungsmittelsteuertaschen (47) in fortwährender Verbindung mit dem ersten Ringraum (31) aufweist und die gegenüber dem zweiten Ringraum (32) in der ersten Position des Ventilglieds blockiert werden und die den zweiten Ringraum (32) mit dem ersten Ringraum (31) in der zweiten Position des Ventilglieds verbinden.

7. Schnellfallventil (10) nach Anspruch 3, wobei die Vorspannmittel (63) eine Feder (62) aufweisen, die elastisch das Ventilglied (42) in Richtung der ersten Position vorspannt.

8. Schnellfallventil (10) nach Anspruch 3, das folgendes aufweist:

eine Bohrung (48) in dem Ventilglied (42) mit einem geschlossenen Ende (49) und einem offenen Ende (51), einen Kolben (57), der gleitbar angeordnet ist in der Bohrung zum Bilden einer Betätigungskammer (61) in dem Ventilglied und zwar an dem geschlossenen Ende (49) der Bohrung (48), wobei sich der Kolben (57) über das offene Ende der Bohrung hinaus in Eingriff mit dem Gehäuse (28) erstreckt, und einen Radialdurchlaß (53) in dem Ventilglied (42), der den ersten Ringraum (31) mit der Betätigungskammer (61) in dem Ventilglied (42) verbindet.