CN1571886A - 具有输送量控制的泥浆泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种控制输送量的泥浆泵。泥浆泵有一个优选地设计为内燃机的驱动马达(50)、一台可驱动马达(50)连接优选地设计为可逆泵且其置换容积(V)可变的液压泵(6)、以及两个与液压泵(6)连接且可通过它们按推挽式控制并分别与一个泥浆输送缸(7、7′)连接的液压缸(5、5′)。为驱动马达(50)配设一个调整转速(N)的调节器，而为液压泵(6)配设一个调整置换容积(V)的调节机构(18、20)。此外，设一个用于调整马达转速(N)和置换容积(V)的控制装置(54)。按本发明控制装置(54)有一个用于调整输送缸(7、7′)的泥浆输送量(F)的调整机构(56)和一个响应调整机构(56)的位置、用于为转速调节器和置换容积调节机构(20)在软件支持下给定额定值(N、V)的电子控制系统(108)。采取这些措施达到改善泥浆泵的操作舒适性和在实际使用时减小燃料消耗量和噪声以及废气排放。

Description

具有输送量控制的泥浆泵
本发明涉及一种泥浆泵，包括一个优选地设计为内燃机的驱动马达、至少一台可与驱动马达连接优选地设计为可逆泵且其置换容积可变的液压泵、两个与液压泵连接且可通过它们按推挽式控制并分别与一个输送缸连接的液压缸、一个为驱动马达配设的转速调节器、和一个为液压泵配设的调节机构用于调整置换容积、以及一个用于调整马达转速和液压泵置换容积的控制装置。
在此类型的泥浆泵中还已知，输送缸可交替地通过管道转接装置与输送管连接，输送管沿一根可通过液压泵液压操纵优选地设计为曲杆的布料杆延伸。
对于移动式泥浆泵已知(DE-A 19635200)在泵工作时为驱动液压泵使用存在的车辆用发动机和汽车传动装置。为此目的，通常在汽车万向轴内设分动器，它可按选择接通行驶作业和泵作业。在泵作业时，泥浆泵的输送量可通过改变驱动马达的转速调整。此外已知(DE-A19542258)，为了控制泥浆泵的液压缸，采用可变置换容积的液压泵。在那里，当马达转速给定时，输送量附加地通过调整液压泵的置换容积调整。已知的液压泵例如设计为有斜盘的轴向柱塞泵，它们的置换容积可通过调整其斜盘的转角改变。斜盘转角的调整例如通过一调节缸进行，调节缸本身可借助一比例阀控制。因此，迄今为泵的操作者提供两个可彼此独立操纵的调节机构用于调整期望的泥浆泵输送量。为了能尽可能快地实施泵作业，实际上往往用发动机最大转速工作，此时泥浆输送量的控制只通过调整置换容积进行。在这里没有注意到，驱动马达的燃油消耗率主要取决于马达转速，以及在高转速时噪声和废气排放量都增大。
因此，本发明的目的是改进有前言所述类型输送量调整的已知泥浆泵，使之在输送功率给定时降低燃油消耗量和噪声及废气排放。
为达到此目的建议在权利要求1中说明的特征组合。由从属权利要求可知本发明有利的设计和进一步发展。
按本发明的方案基于此思想：控制装置有一个优选地设计为电位计的调整机构用于调整泥浆输送量(F)，以及有一个响应调整机构位置、用于转速调节器和置换容积调节机构在软件支持下给定额定值的电子控制系统。
本发明的一项有利的设计规定，电子控制系统或其软件有一空载运行程序，用于在脱开液压泵时调整驱动马达规定的怠转转速。恰当地，怠转转速为给定的最大转速的20至50％。
本发明另一项优选的设计规定，电子控制系统或其软件有一个基本负载程序，用于在接入液压泵时调整驱动马达规定的基本负载转速。
基本负载子程序在通过调整机构给定调整值大于零(F＞0)和调整泵送过程时才激活。在这种情况下基本负载转速恰当地在调整机构的一个给定的调整范围内保持常数，其中，调整机构的调整值(F)构成用于液压泵置换容积调节机构的额定给定值。
有利地，在布料杆接通时即使调整机构处于零位(F＝0)基本负载子程序也被激活。采取此措施达到在杆作业时即使没有泵送过程布料杆也能达到足够的运动速度，这种速度用驱动马达的怠转转速是不可能达到的。
基本负载转速有利地是给定的最大转速的65至80％。业已证实特别有利的是，基本负载子程序在低于调整机构65至80％的调整范围内激活。
本发明的另一项优选的设计规定，电子控制系统或其软件有一个最大负载子程序用于调整液压泵规定的置换容积，其中，在调整机构给定的调整范围内置换容积保持常数，以及调整机构的调整值构成一个大于基本负载转速的转速调节器额定给定值。此最大负载子程序有利地在高于调整机构65至80％的给定调整值的调整范围内激活。
本发明的一项优选的设计规定，通过最大负载子程序可以在液压泵的最大置换容积时按在调整机构处调整好的输送量的标准将转速调整在基本负载转速与给定的最大转速之间。最大转速恰当地大于1700U/min。
为避免系统过载，按本发明另一项有利的设计建议，在液压泵的压力侧设一传感器，用于检测液压和/或泵功率；以及，控制装置或其软件有一个响应给定的压力或功率值的限制子程序，用于减小置换容积。
下面借助附图详细说明本发明。其中：
图1a    双缸液压泵液压线路图；
图1b    用于在按图1a的泥浆泵内调整输送量的控制装置
        系统图；
图2a和b 用于调整输送量的控制软件流程图；
图3     表示最大转速和液压泵相对置换容积与泥浆输送量
        调整机构调整之间关系的曲线图。
图1中表示的液压线路规定用于泥浆泵，它有两个输送缸1、1′，它们的端孔2、2′通入图中未表示的物料给料罐中，并在压缩行程期间可交替地通过管道转接装置与输送管4连接。在设计为混凝土泵的泥浆泵中，输送管沿一根图中未表示的优选地设计为曲杆的可液压操纵的混凝土布料杆延伸。输送泵1、1′通过液压缸5、5′和在图示的实施例中设计为斜盘-轴向柱塞泵的可逆液压泵6推挽式驱动。为此目的，输送活塞7、7′与液压缸5、5′的驱动活塞8、8′通过公共的活塞杆9、9′连接。水箱10处于输送活塞1、1′与液压活塞5、5′之间，活塞杆9、9′穿过水箱10。
在图示的实施例中，驱动缸5、5′两个端部借助液压泵6经主回路的液压管11、11′加入高压油，以及在它们的活塞杆侧的端部通过摆动油管12互相在液压上连接起来。为了修正行程，在液压缸5′的两端各设一根在驱动活塞8′处于终端位置时跨接所涉及的驱动活塞并含有一单向阀(止回阀)13的压力平衡管14。
驱动活塞8、8′并因而输送活塞7、7′的运动方向，在可逆泵6的斜盘15、15′通过换向信号导致转过其零位并因而在主回路液压管11、11′内高压油的输送方向变换时反向。决定可逆泵6输送方向的主控制阀20的操纵，通过驱动缸5电抽头的终端位置信号x和xx进行。可逆泵6的置换容积V并因而其液压输送量，通过其斜盘15、15′的摆角以及通过优选地设计为柴油发动机的驱动马达50的转速N确定。斜盘角可正比于控制压力调整，控制压力通过管路17和17′以及处于所涉及的管路中的比例阀20操纵调整缸18。高压水平可按泥浆泵的开关状态通过截止阀95和两个限压阀70、70′变换，而为了调整低压水平采用压力调节器71。液压缸的控制进口可通过换向阀72或设计为冲洗阀的方向阀73，分别与主回路中导引高压或低压的管路11、11′连接。
辅助泵25通过单向阀75、75′置入闭合的主回路并通过限压阀74保险。
管路转接装置3的转换通过优选地设计为柱塞缸的液压缸21、21′进行，它们通过从主回路液压管11、11′分出的控制管22、22′和转换阀30直接供入由可逆泵6输送的高压油。
为了调整泥浆泵输送量原则上有两个参数提供使用：驱动马达50与液压泵6连接的驱动轴52的转速N和通过液压泵6斜盘15的角度位置规定的置换容积V。这些参数的调整通过控制装置54进行，它组合在由泵操作者操纵的遥控器中。为了调整输送量F，一个设计为电位计的调整机构56供泵操作者使用，操作者可以用手在位置0与100％之间调整它。在位置0不输送混凝土，而在位置100％调整为最大的输送量。在任何中间位置，输送最大输送量的一个与指示的百分比位置对应比例的输送量。此外控制装置还包括一个反应调节机构56位置用于在软件支持下为马达50的转速调节器和为规定液压泵6置换容积的斜盘15角度位置给定额定值的电子控制系统108。实际上的转速调整在控制装置54内进行。为此，控制装置54通过转速计100量取实际转速并通过出口101和102与马达M的进口N+和N-连接。在这里，N+表示“给更多的燃气”，N-表示“撤回燃气”。用于调整液压泵6置换容积的调节机构20涉及一个比例阀，通过它不同的移开位置，同时进行液压泵在两个驱动缸5、5′之间节拍式地转换。为了调整置换容积V，控制装置54通过接头103连接在电操纵比例阀20的电磁铁上。到达接头103的阀电流在电子控制系统108内借助控制软件计算并通过脉冲跨度调制进行调整。此外，控制装置54还包括一个接头104用于液压回路内的一个压力传感器，它提供一个用于功率调整和压力限制的附加的压力信息P。
下面借助在图2a、b中表示的流程图详细说明控制软件。此程序包括许多下面也称为“子程序”的支线。泵6通过遥控一个图中未表示的开关接通和断开。控制装置通过进口80处的信号识别泵的接通状态。控制装置54通过另一个进口82得到一个有关布料杆工作状态的信号。
在泵断开、杆作业停止和调整机构56处的调整值F＝0时，软件询问110通过出口路径“否”通向空载子程序112，通过它调整驱动马达规定的怠转转速N＝850U/min。转速的调整通过在接头102(图1)处的控制参数N-进行。怠转转速保证马达能克服空转摩擦以及马达不会熄火。
在泵6接通(进口80)或杆作业(进口82)或调整机构56操纵时，控制软件108通过询问110的“是”路径到达基本负载子程序118′，在这里马达转速通过给燃气(N+)一直提高到基本负载转速N＝1300u/min。这一转速例如对于规定的发动机型式按符合最小燃油消耗量的标准有足以在保证无干扰地泵作业的扭矩的情况下选择。在达到基本负载转速后，在软件支线115内检验，是否在没有泵送过程时存在杆作业。若是这种情况(在115中“是”)，则询问结束，程序返回程序开始110。
在泵接通时(在115中“否”，控制软件进入支线114，它保证首先读入在调整机构56处调整的额定值F并在软件支线116内与一给定的角点值EOC比较。若调整值F小于角点值EOC(“是”)，则通过基本负载子程序118″的第二支线，在那里通过撤回燃气(N-)调整基本负载转速N＝1300U/min。然后比例阀20接头103的阀电流按在调整机构56处调整的输送量F的标准在程序120中计算并输出。经调整的阀电流决定泵6的置换容积V。可提高此阀电流并持续到直至液压泵6调整为最大转角，此时泵6以最大置换容积工作(V＝100％)。一旦调整机构56的调整值F超过EOC-角点值，控制软件进入最大负载子程序122的区域内，通过它可在泵6的最大置换容积V时通过提高马达转速N达到进一步增大输送量。当时的转速在程序区124内计算以构成值Nsoll，并通过控制马达进口N+或N-与测得的实际值平衡。与此同时通过程序部分126保持最大置换容积(V＝100％)。
程序部分120和126出口侧与检验子程序128连接，在那里通过评估用传感器104检测到的压力信号P检验，是否已达到给定的功率或压力极限。如果“是”，在程序部分130中减小用于调整置换容积V的比例阀103中的阀电流；如果“否”，保持当前所调整的置换容积V。从此处出发回跳至程序开始110。在那里进入下一个程序部分。
由图2a和b的流程图规定的程序，导致在按图3的曲线图中表示的马达转速N和置换容积V与在调整机构56处输送量F调整之间关系的额定值变化曲线。泵马达在怠转转速为850U/min输送量调整为F＝0时起动，在接通泵时调整到基本负载转速1300U/min(有正方形测量点的曲线N)。在调整调整机构56时，马达转速在基本负载值保持常数，而置换容积V随调整机构56的调整值F线性增大。当达到EOC角点时(F＝74％)，泵的置换容积调整到V＝100％。从这里起，输送量的增大仅仅通过提高马达转速N达到，直至在转速约为1750u/min时达到最大输送量(F＝100％)。
总之，可以确定如下：本发明涉及一种控制输送量的泥浆泵。泥浆泵有一个优选地设计为内燃机的驱动马达50、一台可与驱动马达50连接优选地设计为可逆泵且其置换容积V可变的液压泵、以及两个与液压泵连接且可通过它们推挽式控制并分别与一个泥浆输送缸7、7′连接的液压缸5、5′。为驱动马达50配设一个调整转速N的调节器，而为液压泵6配设一个调整置换容积V的调节机构18、20。此外，设一个用于调整马达转速N和置换容积V的控制装置54。按本发明控制装置54有一个用于调整输送缸7、7′的泥浆输送量F的调整机构56的一个响应调整机构56的位置、用于为转速调节器和置换容积调节机构20在软件支持下给定额定值的电子控制系统108。采取这些措施达到改善泥浆泵的操作舒适性和在实际使用时减小燃料消耗量和噪声及废气排放。

Claims (16)

1.泥浆泵，包括一个优选地设计为内燃机的驱动马达(50)、至少一台可与驱动马达(50)连接优选地设计为可逆泵且其置换容积(V)可变的液压泵(6)、两个与液压泵(6)连接且可通过它们按推挽式控制并分别与一个泥浆输送缸(7、7′)连接的液压缸(5、5′)、一个为驱动马达(50)配设的转速调节器、和一个为液压泵(6)配设的调节机构(18、20)用于调整置换容积、以及一个用于调整马达转速(N)和液压泵(6)置换容积(V)的控制装置，其特征为：控制装置有一个用于调整输送缸(7、7′)的泥浆输送量(F)的调整机构(56)和一个响应调整机构(56)的位置、用于为转速调节器和置换容积调节机构在软件支持下给定额定值(N、V)的电子控制系统(108)。
2.按照权利要求1所述的泥浆泵，其特征为：调整机构(56)设计为电位计。
3.按照权利要求1或2所述的泥浆泵，其特征为：电子控制系统(108)或其软件有一个空载运行子程序(112)，用于在脱开液压泵(6)时调整驱动马达(50)的一确定的怠转转速。
4.按照权利要求3所述的泥浆泵，其特征为：怠转转速是给定的最大转速的20至50％。
5.按照权利要求3或4所述的泥浆泵，其特征为：怠转转速为700至900U/min。
6.按照权利要求1至5之一所述的泥浆泵，其特征为：电子控制系统(108)或其软件有一个基本负载子程序(118、118″)，用于在接入液压泵(6)时调整驱动马达(50)的一确定的基本负载转速。
7.按照权利要求1至6之一所述的泥浆泵，其中，输送缸(7、7′)可交替地通过管道转接装置(3)与输送管(4)连接，输送管沿一根可通过液压泵(6)液压操纵优选地设计为曲杆的布料杆延伸，其特征为：基本负载子程序(118、118″)在接通布料杆时即使调整机构(56)处于零位(F＝0)和/或泵作业已停止也被激活。
8.按照权利要求6或7所述的泥浆泵，其特征为：基本负载转速在调整机构(56)的一个给定的调整范围内(F≤EOC)保持常数；并且，调整机构(56)的调整值(F)构成液体泵(6)置换容积(V)的额定给定值。
9.按照权利要求6至8之一所述的泥浆泵，其特征为：基本负载转速是给定的最大转速的65至80％。
10.按照权利要求6至9之一所述的泥浆泵，其特征为：基本负载转速可以选择在1200与1500U/min之间的一个恒定值(N)。
11.按照权利要求6至10之一所述的泥浆泵，其特征为：基本负载子程序(108)在低于调整机构(56)65至80％的调整范围(F≤EOC)内激活。
12.按照权利要求1至11之一所述的泥浆泵，其特征为：电子控制系统(108)或其软件有一个最大负载子程序(122)用于调整液压泵(6)的一确定的置换容积(V)，其中，在调整机构(56)给定的调整范围(F＞EOC)内置换容积(V)保持常数，并且调整机构(56)的调整值(F)构成一个大于基本负载转速的转速调节器额定给定值(Nsoll)。
13.按照权利要求12所述的泥浆泵，其特征为：最大负载子程序(122)在高于调整机构(56)65至80％的调整值(F＞EOC)的调整范围内激活。
14.按照权利要求12或13所述的泥浆泵，其特征为：通过最大负载子程序(122)可以在液压泵(6)的最大置换容积(V)按在调整机构(56)处调整好的输送量(F)的标准将转速调整在基本负载转速与给定的最大转速之间。
15.按照权利要求14所述的泥浆泵，其特征为：给定的最大转速至少为1700U/min。
16.按照权利要求1至15之一所述的泥浆泵，其特征为：在液压泵的压力侧设一传感器(104)用于检测液压(P)和/或泵功率；并且，控制装置(56)或其软件(108)有一个响应测得的压力或功率值(P)的限制子程序(128)，用于在超过给定的极限值时减小置换容积(V)。
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