CN100547239C - 用于控制泥浆泵的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制双缸泥浆泵的装置和方法，泥浆泵的输送活塞借助于一液压可逆泵(6)和通过它控制的液压驱动缸推挽式操纵。输送缸(50，50′)在每个压缩行程时通过一管道转辙器(56)与一输送管(58)连接。在每个输送行程结束时触发可逆泵(6)和管道转辙器(56)的换向过程。为了即使在改变输送量时仍能达到可逆泵和管道转辙器按要求的换向，这时保证输送缸完全排空，而活塞在驱动缸内没有撞击，本发明建议，设置一计算机辅助的换向装置，它具有一测量及处理程序，用来按测量技术和/或用计算机测定活塞在其在缸两端之间的路程上的按时间运动过程以及用来计算由此推算出的用于对可逆泵和管道转辙器进行下一次换向的起动时刻。

Description

用于控制泥浆泵的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于控制泥浆泵的装置和方法，具有两个通过端面开口通入一物料给料容器的输送缸，所述输送缸借助于一个液压可逆泵和通过所述可逆泵操纵的液压驱动缸推挽式操纵；还具有一设置在物料给料容器内部的可液压操纵的管道转辙器，所述管道转辙器在入口端可交替地连接在输送缸的开口上并打开相应的另一开口且在出口端与一输送管连接，其中在每个输送行程中在至少两个相互离开规定距离以及离开驱动缸的活塞杆和/或底面一侧的末端规定距离的传感器位置测定活塞从旁边的经过，并在输送行程结束时触发可逆泵和管道转辙器的换向过程。

背景技术

已知一种这一类型的双缸泥浆泵的控制装置(DE-A-19542258)，其中驱动缸活塞的末端位置可借助于缸换向传感器量出，产生末端位置信号。那里可逆泵的流动反向可通过驱动缸的末端位置信号触发。在实际中末端位置信号通常通过活塞杆一侧的两个缸换向传感器触发。如果例如通过遥控装置应该运送不同的输送量的话，在换向可逆泵和管道转辙器时总是出问题。这里应该考虑，可逆泵的换向不是瞬间进行的。而是需要一定的换向时间，在这段时间内在可逆泵内存在的斜盘可以转过(一个角行程)。在常用的可逆泵中换向时间为约0.1秒。在行程长度为2秒时这个换向时间相当于行程长度的约5％。此外还加上另外的滞后时间，例如用于继电器换向，它大致和上述时间相同。这意味着，为了换向可逆泵，视活塞速度的不同会得出不同的路程，它既可能导致活塞撞在底面上，也可能导致缸不完全的排空。由于这个原因迄今为止在离缸的活塞杆或底面一侧的末端一定距离的末端位置区域内已经设置了用来对活塞通过发出信号的缸换向传感器。也就是说如果活塞经过传感器位置，始终还有一活塞移动距离以供换向之用。在已知的双缸泥浆泵中，缸换向传感器的位置这样选择，使得在可能的最大活塞速度时可以进行可逆泵换向，它正好造成活塞与底面接触。如果活塞移动较慢，由于可逆泵换向时间和继电器的响应时间是恒定的，这将导致，在这段时间内活塞没有完全移动到相邻底面处。亦即缸内始终留有残存混凝土，它在一个活塞行程中没有从缸中排出。这可能导致混凝土的硬化和堵塞。在单回路泵中还用同一个液压泵对管道转辙器进行换向。这必须精确地在活塞到达底面一侧或活塞杆一侧的末端的时刻进行。这时泵压力便足够用来换向管道转辙器。亦即单回路泵的一个特殊问题是，可逆泵换向、活塞停止和管道转辙器换向的时刻相互必须精确地一致。而在管道转辙器通过一蓄压器进行换向的双回路泵时一致性问题比较小一些。但是这里同样通过适当的匹配来使活塞完全走过工作缸，以避免工作缸内不希望的残留。

发明内容

由此出发本发明的目的是，开发一种开头所述类型的用于控制泥浆泵的装置和方法，用这种装置和方法，在每个活塞行程中都可以使工作缸完全排空，还避免活塞在驱动缸末端不希望的撞击。

为此，本发明提供一种用于控制泥浆泵的装置，具有两个通过端面开口通入一物料给料容器的输送缸，所述输送缸可借助于至少一个液压可逆泵和通过该可逆泵控制的液压驱动缸推挽式操纵；还具有一设置在所述物料给料容器内的可液压操纵的管道转辙器，所述管道转辙器在入口端可交替地连接在所述输送缸的开口上并打开相应的另一开口且在出口端与一输送管连接，其中各驱动缸在其一端分别通过一液压管与所述可逆泵的一个接头液压连接，而在其另一端通过一摆动油管相互液压连接；还具有至少两个相互离开规定距离以及离开所述驱动缸的活塞杆一侧和/或底面一侧的末端规定距离地设置的、对从旁边经过的驱动缸活塞作出反应的缸换向传感器；还具有一个对所选择的缸换向传感器的输出信号作出反应的、用来在每一活塞行程结束后对所述可逆泵和所述管道转辙器进行换向的装置，其特征为：计算机辅助的换向装置具有一测量及处理程序，用来以测量技术和/或用计算机测定活塞在其在缸两端之间的路程上的按时间的运动过程以及用来计算由此推算的用于对所述可逆泵和所述管道转辙器进行换向的起动时刻。

相应地，本发明还提供一种用于控制泥浆泵的方法，具有两个通过端面开口通入一物料给料容器的输送缸，所述输送缸借助于一个液压可逆泵和通过该可逆泵控制的液压驱动缸推挽式操纵；还具有一设置在所述物料给料容器内的可液压操纵的管道转辙器，所述管道转辙器在入口端可交替地连接在所述输送缸的开口上并打开相应的另一开口且在出口端与一输送管连接，其中，在每个输送行程中，在至少两个相互离开规定距离以及离开所述驱动缸的活塞杆一侧和底面一侧的末端规定距离的传感器位置测定活塞从旁边的经过，并触发所述可逆泵和/或所述管道转辙器的换向过程，其特征为：对活塞在其在缸两端之间的路程上的按时间的运动过程进行测量和/或计算，并由此推算相应的下一次换向过程的起动时刻。

本发明的解决方案从这样的想法出发，即用至少两个设置在工作缸的任意位置上、相互离开以及离开两个末端位置一定距离地设置的缸换向传感器可以测量驱动活塞的运动，它在一带有合适软件的计算机辅助换向装置的帮助下允许完整地测定活塞沿工作缸的运动过程，从而解决上述问题。为了实现这一点，按照本发明首先建议，计算机辅助的换向装置具有一测量及处理程序，用来按测量技术和/或用计算机测定活塞在其在缸的两个末端之间的路程上的按时间运动过程以及用来计算由此推算的用于对可逆泵和管道转辙器进行换向的起动时刻。

本发明一种优选的方案设想，测量及处理程序具有一种算法，其用来按时间测定活塞在缸换向传感器处的经过以及用来计算由此推算的在每个活塞行程时用于换向可逆泵和管道转辙器的起动时刻，同时考虑活塞直至相应地撞上缸末端为止规定的或计算出来的制动时间。活塞的制动时间主要由换向继电器的响应时间和可逆泵的转换时间组成。

在输送量不变的恒定运行方式时，作为速度的基准值测量出来的每个时间间隔对应到一个用来换向可逆泵和管道转辙器的起动时刻。在这种情况下，时间测量例如可以通过用于管道转辙器的换向脉冲进行。管道转辙器两次换向之间的间隔相当于行程持续时间。在考虑测出的行程持续时间的情况下在活塞通过两个缸换向传感器之一时便确定换向的起动时刻。在同一种泵结构类型时这个数值大致是恒定的。如果在泵的一个行程内输送量发生变化，则是例外。在这种情况下必须考虑新的输送量，并换算成一相应的剩余运行时间，以便求出精确的起动时刻。

因此本发明一种优选的方案设想，测量及处理程序具有一种算法，其用来计算活塞在其在缸换向传感器之间的路程上的速度和用于计算一由此推算的用于换向过程的起动时刻，同时考虑活塞直到缸内相应的末端止挡为止的一规定的或计算出来的制动时间。

本发明一种优选的方案设想，测量及处理程序对尤其是在遥控机构上调整的可逆泵输送量的规定值作出反应，并具有一种算法，其用来确定活塞速度变化和由此推算出来的按照目前所调整的规定值的下一次换向过程起动时刻。这里如果测量及处理程序具有一种算法，其用来按照目前测量或计算的活塞速度确定活塞的制动时间或制动路程和确定由此推算出来的换向过程的起动时刻，则特别有利。

在方法方面，按照本发明首先建议，测量和/或计算活塞在其在两个缸末端之间的路程上的按时间的运动过程，并由此推算出换向过程相应的下一次起动时刻。本发明一种优选的方案设想，测量活塞

换向传感器旁经过的相互的时间关系，并在考虑活塞直至缸相应的末端位置为止规定的或计算的制动时间的情况下由此算出可逆泵和管道转辙器相应地接着进行换向的起动时刻，这里可以计算出活塞在其在所选择的缸换向传感器之间的路径上的速度，并由此推算出换向过程的下一个时刻。

另一种优选的方法是，通过用于输送量的遥控规定值来改变活塞的按时间的运动过程，并由按照规定值计算出的活塞运动过程在考虑由此改变的制动时间的情况下推算出换向过程的下一个起动时刻。为此适宜的是，在相应地考虑可逆泵由设备决定的响应时间和换向时间的情况下，由测量的或算出的瞬时活塞速度求出活塞的制动时间或制动路程并由此算出相应的下一次起动时刻。

附图说明

下面借助于在附图中用示意方式表示的实施例详细说明本发明。

附图表示：

图1以局部剖开的示意图表示双缸泥浆泵的局部；

图2一用于双缸泥浆泵的计算机辅助液压驱动装置的线路图；

图3图2中的带有用来计算优选的起动时刻的尺寸数据的局部视图；

图4活塞沿驱动缸运动的速度/时间图；

图5测量和触发程序的流程图。

具体实施方式

在图2和3中示意表示的控制装置确定用于按图1的泥浆泵，该泥浆泵具有两个输送缸50、50′，其端面开口52通入一物料送料容器54，并可在压缩行程期间通过一管道转辙器56交替地与一输送管58连接。输送缸50、50′通过液压驱动缸5、5′和一可逆液压泵6推挽式驱动。为此目的，输送缸50、50′的输送活塞60、60′与驱动缸5、5′的活塞8、8′通过一共同的活塞杆9、9′连接。

在所示实施例中，驱动缸5、5′在底面一侧通过液压回路的液压管11、11′借助于可逆泵6供给压力油，并在其活塞杆一侧的末端通过一摆动油管(

)12相互液压连接。驱动活塞8、8′以及共同的活塞杆9、9′的运动方向通过这样的方式反向，即通过一包含一计算机14和一调整机构16的换向装置18使可逆泵6的流动方向反向。为此可逆泵6具有一斜盘62，它在换向时回转经过其零位，使得压力油在液压管11、11′中的输送方向反向。在未画出的驱动电机规定的转速时可逆泵6的输送流量可通过斜盘62的回转角改变。这里斜盘62的回转角可以通过遥控器64在计算机14的支持下进行调整。

一旦驱动缸5、5′的活塞8、8′到达其末端位置，可逆泵6和管道转辙器56便进行换向。换向装置处理分别与两个驱动缸5、5′的活塞杆一端和底面一端间隔开设置的缸换向传感器20、22和20′、22′的输出信号，传感器的出口端与换向装置18的计算机14连接。缸换向传感器对在泵运行时从旁边经过的驱动活塞8、8′作出反应，并且对这个事件向计算机输入端66、68发出信号。在出现输出信号时在换向装置内滞后一定时间触发一换向信号76，此信号通过调整机构16对可逆泵6换向。此外在换向过程中由一信号77通过换向阀79和换向缸72、72′使得管道转辙器56换向。在正常运行时首先应用活塞杆一侧的缸换向传感器20、20′的信号，以产生换向信号。为此计算机14具有一测量及处理程序40(参见图5)，在该程序内处理活塞杆一侧的缸换向传感器20、20′的输出信号，形成一用于可逆泵6和/或管道转辙器56的换向信号76、77。

下面借助于图3和4详细说明以此测量及处理程序为基础的计算方法。

在图3中活塞杆一侧的缸换向传感器20、20′用S₁和S₂表示。相应地传感器离驱动缸在底面一侧的末端的位置用X_s1和X_s2表示，而由缸长度减活塞长度算出的缸使用长度用X_Zyl表示。这里它牵涉到活塞最大行程。缸换向传感器的位置X_s1、X_s2和使用长度X_Zyl是已知的。

本发明的目的是计算位置X_x或活塞经过这个位置X_x所对应的时间t_x，由此开始可逆泵必须被换向，从而可以实现完整的活塞行程而不在缸底面上硬碰撞。这个位置取决于输送量，但是和缸换向传感器的位置无关(参见图4)。活塞的速度V_k由使用长度和行程时间以及加速路程和制动路程及加速时间和制动时间X_Beschl、X_Brems、t_Beschl、t_Brems得到：

$V_k=\frac{X_{\mathrm{Zyl}}-X_{\mathrm{Beschl}}-X_{\mathrm{Brems}}}{t_{\mathrm{Hub}}-t_{\mathrm{Beschl}}-t_{\mathrm{Brems}}}$

用于换向的制动或起动点服从于：

X_x＝X_Zyl-X_Brems

这里为了简化起见，从制动加速度b_brems为常数出发：

t_brems＝V_k/b_brems。

由此得到

$X_x=X_{\mathrm{Zyl}}-y_z\·1/2\frac{{V_k}^2}{b_{\mathrm{brems}}}.$

因此制动时刻确定为

$t_x=t_{\mathrm{Hub}}\·\frac{X_x}{X_{\mathrm{Zyl}}}.$

如果附加地考虑活塞经过换向位置S₁和S₂的信息，那么可以更精确地确定起动时刻。由此算出例如行程起点和开关1之间的时间：

$t_{\mathrm{xsl}}=\frac{X_{s1}}{X_{\mathrm{Zyl}}}\·t_{\mathrm{Hub}}$

对于从开关1出发的起动时间得到一数值

Δt_x1＝t_x-t_xs1

相应地缸换向传感器S₂的位置X_s2也一样：

Δt_x2＝t_x-t_xs2

如果在起动时间之前越过开关S₁或S₂，那么时间Δt_x1或Δt_x2在越过缸换向传感器后开始。如果缸换向传感器位于起动位置之后，那么起动时间从行程起点开始计算。

类似于上述计算方法，也可以在改变输送量的情况下确定起动时刻。为此使用长度根据输送量的变化划分，并利用活塞新的速度V_k来计算制动时间。其基于给定的输送量是已知的。

图5中的测量及处理程序40的流程图表示了活塞在工作缸内运动期间的测量和控制过程。在缸换向传感器位置S₁和S₂上求出活塞从旁边经过的时刻t_s1和t_s2，并由此算出理论行程时间t_Hub。如果在这之间改变输送量，那么它对行程时间t_Hub、从而也对活塞速度产生影响。这样在计算起动时间时可以考虑这些数值，它们最终在时刻t_x或Δt_x造成触发管道转辙器和可逆泵的换向运动。

为了保证即使在一个或另一个缸换向传感器S₁、S₂失效时仍能可靠地输送混凝土，在用缸换向传感器进行测量的同时对于行程时间规定一个提前时间，它可以独立于缸换向传感器的测量过程通过一并联支路触发管道转辙器和可逆泵的换向。

综上所述确定如下：本发明涉及一种用于控制双缸泥浆泵的装置和方法，其输送活塞借助于一液压可逆泵6和通过该可逆泵控制的液压驱动缸推挽式操纵。在每次压缩行程时输送缸50、50′通过一管道转辙器56与一输送管58连接。在每个压缩行程结束时触发可逆泵6和管道转辙器56的换向过程。为了即使在改变输送功率时仍能按要求换向可逆泵和管道转辙器，这时保证输送缸完全排空而不造成活塞在驱动缸内的撞击，本发明建议，设置一计算机辅助的换向装置，它具有一测量及处理程序，用来以测量技术和/或用计算机测定活塞在其在缸两端之间的路程上的按时间运动过程以及用来计算由此推算的用于对可逆泵和管道转辙器进行下一次换向的起动时刻。

Claims (11)

1.用于控制泥浆泵的装置，具有两个通过端面开口(52)通入一物料给料容器(54)的输送缸(50，50′)，所述输送缸可借助于至少一个液压可逆泵(6)和通过该可逆泵控制的液压驱动缸(5，5′)推挽式操纵；还具有一设置在所述物料给料容器(54)内的可液压操纵的管道转辙器(56)，所述管道转辙器在入口端可交替地连接在所述输送缸(50，50′)的开口(52)上并打开相应的另一开口且在出口端与一输送管(58)连接，其中各驱动缸(5，5′)在其一端分别通过一液压管(11，11′)与所述可逆泵(6)的一个接头液压连接，而在其另一端通过一摆动油管(12)相互液压连接；还具有至少两个相互离开规定距离以及离开所述驱动缸(5，5′)的活塞杆一侧和/或底面一侧的末端规定距离地设置的、对从旁边经过的驱动缸活塞(8，8′)作出反应的缸换向传感器(20，20′；22、22′)；还具有一个对所选择的缸换向传感器的输出信号作出反应的、用来在每一活塞行程结束后对所述可逆泵(5)和所述管道转辙器(56)进行换向的装置(18)，其特征为：计算机辅助的换向装置具有一测量及处理程序，用来以测量技术和/或用计算机测定活塞在其在缸两端之间的路程上的按时间的运动过程以及用来计算由此推算的用于对所述可逆泵和所述管道转辙器进行换向的起动时刻。

2.按权利要求1的装置，其特征为：所述测量及处理程序具有一种算法，用以按时间地测定活塞在所述缸换向传感器的位置处的经过以及用以计算由此推算的在每个活塞行程时用于对所述可逆泵和所述管道转辙器进行换向的起动时刻，同时考虑活塞直至缸上相应的末端止挡为止的一规定的或算出的制动时间。

3.按权利要求1或2的装置，其特征为：所述测量及处理程序具有一种算法，用以计算活塞在其在所述缸换向传感器之间的路程上的速度以及用以计算由此推算的下一次换向过程的起动时刻，同时考虑活塞直至缸上相应的末端止挡为止的一规定的或算出的制动时间。

4.按权利要求1或2的装置，其特征为：所述测量及处理程序对可逆泵输送量的规定值作出反应，并具有一种算法，用以确定活塞速度变化和由此按照目前所调整的规定值推算的用于下一次换向过程的起动时间。

5.按权利要求4的装置，其特征为：所述可逆泵输送量的规定值是通过一遥控机构调整的。

6.按权利要求1或2的装置，其特征为：所述测量及处理程序具有一种算法，用以按照当时所测出的或算出的活塞速度确定活塞制动时间或制动路程以及确定由此推算的换向过程的起动时刻。

7.用于控制泥浆泵的方法，具有两个通过端面开口(52)通入一物料给料容器(54)的输送缸(50，50′)，所述输送缸借助于一个液压可逆泵(6)和通过该可逆泵控制的液压驱动缸(5，5′)推挽式操纵；还具有一设置在所述物料给料容器(54)内的可液压操纵的管道转辙器，所述管道转辙器在入口端可交替地连接在所述输送缸(50，50′)的开口上并打开相应的另一开口且在出口端与一输送管(58)连接，其中，在每个输送行程中，在至少两个相互离开规定距离以及离开所述驱动缸的活塞杆一侧和底面一侧的末端规定距离的传感器位置测定活塞从旁边的经过，并触发所述可逆泵(6)和/或所述管道转辙器(56)的换向过程，其特征为：对活塞在其在缸两端之间的路程上的按时间的运动过程进行测量和/或计算，并由此推算相应的下一次换向过程的起动时刻。

8.按权利要求7的方法，其特征为：测定活塞从缸换向传感器旁经过的相互的时间关系，并由此推算出所述可逆泵和所述管道转辙器相应地接着进行换向的起动时刻，同时考虑活塞直至缸上相应的末端止挡为止的规定的或算出的制动时间。

9.按权利要求7或8的方法，其特征为：计算活塞在其在所选择的缸换向传感器之间的路程上的速度，并由此推算出所述可逆泵和所述管道转辙器相应地接着进行换向的起动时刻，同时考虑活塞直至缸上相应的末端止挡为止的规定的或算出的制动时间。

10.按权利要求7或8的方法，其特征为：通过用于输送量的遥控规定值来改变活塞的按时间的运动过程，并在考虑由此修改的制动时间的情况下由按照规定值算出的活塞运动过程推算出接着的换向过程的起动时刻。

11.按权利要求7或8的方法，其特征为：在分别考虑由设备决定的可逆泵的响应时间和转换时间的情况下，由共同的或算出的活塞速度求出活塞制动时间或制动路程，并由此算出相应的下一次起动时刻。

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