DE10027407A1

DE10027407A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Steuern einer Dickstoffpumpe

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Publication number: DE10027407A1
Application number: DE2000127407
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-06-02
Filing date: 2000-06-02
Publication date: 2001-12-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fördern von Beton und anderen Dickstoffen aus einem Behälter in eine Lieferleitung mittels zweier jeweils abwechselnd mit dem Behälter oder der Lieferleitung verbundenen Förderzylinder, deren Förderkolben miteinander abwechselnd einen Saug- und einen Druckhub ausführen, wobei jeweils ein erster Förderkolben nach Beendigung des Saughubs seinen Druckhub beginnt, bevor der Druckhub des anderen Förderkolbens beendet ist und die Kolbengeschwindigkeit des ersten Förderkolbens während des Saughubs wenigstens zeitweise größer ist als beim Druckhub des anderen Förderkolbens. DOLLAR A Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß während des Saughubs und dem Beginn des Druckhubs des ersten Kolbens die Druckmittelzufuhr so geregelt wird, daß dieser Förderkolben eine Bewegung ausführt, die in einer festgelegten Abhängigkeit zu der Bewegung des anderen Förderkolbens während seines Druckhubs steht, wobei die Position eines jeden Kolbens über ein Längenmeßsystem identifizierbar ist, das mit Einrichtungen zum Übertragen, Ablesen, Auswerten, Übermitteln und Verarbeiten von Informationen verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fördern von Beton und anderen Dickstoffen aus einem Behälter in eine Lieferleitung mittels zweier durch eine Umstellvorrichtung abwechselnd mit dem Behälter oder der Lieferleitung verbindbaren Förderzylinder, deren Förderkolben miteinander abwechselnd einen Saug- und einen Druckhub ausführen, wobei die durchschnittliche Kolbengeschwindigkeit während des Saughubs wenigstens zeitweise größer ist als beim Druckhub.

Ein entsprechendes Verfahren und eine dazugehörige Vorrichtung sind aus der DE PS 35 25 003 bekannt. Das Wesentliche dieses Verfahrens besteht darin, daß der erste Förderkolben seinen Druckhub noch nicht beendet hat, während der zweite Förderkolben bereits mit dem Druckhub mit einer geringeren Fördergeschwindigkeit beginnt. Nach dem der erste Förderkolben seinen Druckhub beendet hat, schaltet die Umstellvorrichtung, während der zweite Förderkolben, allerdings bei voller Fördergeschwindigkeit, weiterschiebt.

Eine Weiterentwicklung dieses Vorschlags ist in der DE PS 195 03 986 vorgelegt worden. Neu an diesem Vorschlag ist, daß während des Umstellzeitabschnitts die beiden Förderzylinder zumindestens teilweise im Wesentlichen von dem Behälter durch eine entsprechende Ausbildung der Umstelleinrichtung getrennt und unter gemeinsamer Verbindung mit der Lieferleitung miteinander kurzgeschlossen werden und in diesem Zustand der eine Förderkolben seinen Druckhub noch beendet und gleichzeitig der andere Förderkolben mit seinem Druckhub bereits beginnt, wobei der entsprechende Förderkolben seinen Saughub erst ausführt wenn der Kurzschluß im Wesentlichen wieder aufgehoben und der zugehörige Förderzylinder mit dem Behälter verbunden wird.

Beiden Vorschlägen ist gemeinsam, daß, um eine Unterbrechung des Förderstroms während der Umstellzeit zu vermeiden, der Saughub eines ersten Zylinders mit so hoher Geschwindigkeit erfolgen muß, daß während des gesamten Druckhubs eines zweiten Zylinders, dieser erste Zylinder noch umgeschaltet und ebenfalls auf Druckhub gestellt werden kann. Das heißt für eine kurze Zeitspanne arbeiten beide Zylinder als Druckzylinder. Dies hat nun zur Folge, daß im Gegensatz zu herkömmlichen Zwei-Zylinder- Dickstoffpumpen, deren Zylinder über eine Schaukelleitung miteinander verbunden sind und somit zwangsgekoppelt ablaufen, in den beschriebenen Vorschlägen die Antriebszylinder, unabhängig voneinander angetrieben, aber doch in einem beide Kolbenzylindereinheiten umfassenden Rhythmus gesteuert werden müssen. Der jeweilige Druckzylinder wird auf die gewünschte Leistung eingestellt, gibt also den Rhythmus vor, der Saugzylinder hat diesem irgendwie zu folgen. Im allgemeinen wird die Druckmittelversorgung des Saughubs von einer eigenen Quelle gespeist, z. B. einer verstellbaren Hydraulikpumpe, deren Fördervolumen in einer bestimmten Relation zu der Druckmittelversorgung des Druckzylinders eingestellt wird. Eine genaue Abstimmung der Druckmittelströme auf der Saugseite und der Druckseite der jeweiligen Zylinder ist sehr schwierig und unzuverlässig. Leckagen an Pumpen und Zylinderdichtungen sind nur begrenzt abschätztbar. Schon geringe Abweichungen können die Funktionen empfindliche stören oder gar die Abläufe ganz außer Kontrolle geraten lassen. Das Problem wird dadurch zu lösen versucht, daß der Saugzylinder so beaufschlagt wird, daß er in jedem Fall am Ende der Saugstrecke ankommt, bevor der Zylinder auf Druckbetrieb umgeschaltet werden muß. Das hat meistens zur Folge, daß der Saugzylinder am Ende der Saugstrecke, eine, wenn auch nur kurze Wartezeit einnehmen muß, was die erforderliche Sauggeschwindigkeit nochmals erhöht. Eine höhere Sauggeschwindigkeit hat aber meistens einen geringeren Wirkungsgrad in der Saugleistung zur Folge. Außerdem lassen sich gezielte Kolbenbewegungen, wie z. B. gedämpfter Anlauf oder Auslauf eines Kolbens kaum realisieren. Gerade dies aber kann sehr notwendig und außerordentlich vorteilhaft sein.

Aufgabe der Erfindung ist es nun eine Steuerung vorzuschlagen, die eine optimale Abstimmung der Saug- und Druckkolben in jeder Position des Zusammenspiels ermöglicht. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Druckmittelzufuhr während des Saughubs und des Beginns des Druckhubs für einen ersten Kolben so geregelt wird, daß dieser Förderkolben eine Bewegung ausführt, die in einer festgelegten Abhängigkeit zu der Bewegung des anderen Förderkolbens während seines Druckhubs steht, wobei die Position eines jeden Kolbens über ein Längenmeßsystem identifizierbar ist, das mit einzelnen oder mehreren Einrichtungen zum Übertragen, Ablesen, Auswerten, Übermitteln und Verarbeiten von Informationen verbunden ist.

Das besondere Anliegen der Erfindung ist es, eine preiswerte, flexible und mit vielen Möglichkeiten auszustattende Steuerung von Dickstoffpumpen zu schaffen, bei der die Charakteristik der Kolbenbewegung die Druckmittelzuführung steuert und nicht wie bisher üblich die Druckmittelzufuhr den Ablauf der Kolbenbewegungscharakteristik bestimmt. Da dies indirekt geschieht und zwar über die Veränderung der Pumpleistung, zum Beispiel, gehen in diese Art der Ansteuerung alle Ungenauigkeiten dieser mechanischen Druckmittelerzeugung und Abstimmung ein, z. B. Leckaschen, Variationen in der Antriebsdrehzahl und Ähnliches.

Deshalb ist die Position eines den Druckhub ausführenden Kolbens nur an den Schaltpunkten, die z. B. durch Bohrungen bestimmt sind, bekannt, nicht aber zwischen diesen. Ein in Abhängigkeit von diesem Kolben sich zu bewegenden, den Saughub ausführenden Kolbens, ist die Position erst recht nur annähernd auszumachen. Nur die festgelegten Schaltpunkte geben einige Position genau an.

Wird jeder Kolben gesondert nach seiner Lage abgefragt und mit einem Sollwert verglichen und die Druckmittelzufuhr entsprechend geregelt, läßt sich auch mit bekannten Mitteln das Zusammenspiel von mehreren Kolbenzylindereinheiten abstimmen.

So kann es sinnvoll sein, die Bewegung des Saugkolbens nicht linear ablaufen zu lassen, um die Saugleistung zu verbessern. Es kann auch hilfreich und erforderlich sein, den Hubkolben langsam an- und auslaufen zu lassen um Schläge und Stöße zu vermeiden, wobei die Kolbengeschwindigkeit Einfluß auf die jeweils günstigste Charakteristik haben kann.

Eine gezielte Führung des Bewegungsablaufs beider Kolben ist wünschenswert.

Eine besonders einfache Ausführung der Positionsbestimmung erhält man dann, wenn an der Kolbenstange oder an einem daran befestigten Teil ein Maßband ausgezogen wird, das an dem Zylinder oder an einem damit verbundenen Teil festgemacht ist. Ein solches Maßband kann auf einer Trommel aufgerollt sein und über eine Rückholfeder oder über ein anderes Element entsprechend vorgespannt werden. An Hand der ausgezogenen Bandlänge lassen sich Rückschlüsse auf die genaue Position des Kolbens bzw. einer Ebene im Kolben ziehen. Nimmt man die Zeitdauer des Ausziehvorgangs hinzu, läßt sich zu jedem Zeitpunkt die Kolbengeschwindigkeit bestimmen.

Ein solches Maßband kann z. B. aus einem Seil, einem Metallband, einem Kunststoffband bestehen. Die Längenmarkierungen können aus Noppen, Einkerbungen, magnetischen, elektrischen oder optischen Markierungen bestehen. Mit den geeigneten Lesegeräten läßt sich dann der Verfahrweg des Kolbens feststellen und in Verbindung mit der Zeiteinheit auch die Geschwindigkeit ermitteln.

Ist dieses auszuziehende Maßband, aus weichem Material und welcher Form auch immer, mechanischen oder sonstigen Beeinflussungen während des Ausziehvorgangs ausgesetzt, so lassen sich natürlich diese Markierungen auch an einer geschützten Stelle auf einer Scheibe oder einem Band oder einem anderen, durch das Maßband angetriebenen Datenträger unterbringen. Beschreiben, Ablesen und Identifizieren wird dadurch besonders einfach, da dies mit handelsüblichen Geräten erfolgen kann.

Eine besonders flexible Form der Anwendung ergibt sich, wenn das Maßband selbst oder ein von ihm angetriebenen Datenträger aus einem magnetisch beschriftbaren Material besteht, auf dem besondere Markierungen angebracht werden können, gelöscht und veränderbar sind. Über Lese- und Schreibköpfe können die notwendigen Informationen angebracht werden und wenn nötig über festgelegte Programme verändert und beeinflußt werden.

Eine ebenfalls robuste Art der Messung ergibt sich dann, wenn das Maßband zwischen Befestigung am Zylinder und an der Kolbenstange unter einem bestimmten Winkel eingespannt wird. Durch Ausfahren der Kolbenstange verändert sich der Winkel und aus dieser Winkelveränderung lassen sich Rückschlüsse auf den Weg der Kolbenstange bzw. des Kolbens schließen. Nimmt man die Zeit hinzu, läßt sich auch mit dieser Methode die Geschwindigkeit zu jedem Zeitpunkt ermitteln.

Eine weitere Möglichkeit der Anwendung ergibt sich dann, wenn das Maßband ein elektrischer Leiter ist, der durch ein Magnetfeld gezogen wird, dessen Träger an einer bestimmten Stelle am Zylindermantel befestigt ist. Aus der durch die Bewegung entstehenden Stromcharakteristik könen Angaben über Geschwindigkeit und Kolbenposition gemacht werden. Die Stromcharakteristik und deren Veränderung lassen sich dann direkt für Steueraufgaben verwenden.

An den einzelnen schematischen Darstellungen der Fig. 1, die nur die wesentlichen Elemente enthalten, soll der Ablauf und die Bedeutung der Steuerungskomponenten verdeutlicht werden.

Die Fig. 1a stellt folgende Situation dar. Der Druckkolben der Kolbenzylindereinheit (2) ist in seinem Druckhub am Schaltpunkt (22) angelangt. Der Kolben der Kolbenzylindereinheit (1) hat seinen Saughub in Abhängigkeit der Bewegung des Druckkolbens gleichzeitig am Schaltpunkt (20) beendet. Die Kolbenzylindereinheit (1) wird nun ebenfalls auf Druckhub umgeschaltet.

In Fig. 1b hat sich der Kolben der Kolbenzylindereinheit (1) in einem Gleichlauf mit dem Kolben der Kolbenzylindereinheit (2) als Druckkolben betätigt. Der Kolben der Zylindereinheit (1) erreicht den Schaltpunkt (21) und gleichzeitig der Kolben der Kolbenzylindereinheit (2) den Schaltpunkt (23). Der Druckhub der Kolbenzylindereinheit (2) ist damit beendet und damit auch seine Führerschaft des Systems. Diese wird nun übernommen durch den Kolben der Kolbenzylindereinheit (1) während der Kolben der Kolbenzylindereinheit (2) den Saughub beginnt und zwar wieder in einer vorgegebenen Abhängigkeit von der Bewegung des Kolbens der Kolbenzylindereinheit (1). Die Schaltpunkte sind auf dem Längenmeßsystem markiert. Die Informationen werden von dem Lesekopf (14) aufgenommen, von der Auswertungseinheit (25) identifiziert und die Signale an die Steuereinheit (11) weitergeleitet.

In Fig. 1c hat sich der Kolben der Zylindereinheit (1) vom Schaltpunkt (21) zum Schaltpunkt (22) bewegt. Während dieser Zeitspanne hat der Kolben der Kolbenzylindereinheit (2) seinen Saughub beendet und damit den Schaltpunkt (20) erreicht. Die auf dem Längenmeßgerät aufgebrachte Markierung veranlaßt nun die Steuereinheit (11) den Kolben der Kolbenzylindereinheit (2) über die Leitung (5a) ebenfalls auf Druck zu schalten und die Umstelleinrichtung (24) zu betätigen, die sich entsprechend der vorgegebenen Daten auf der Längenmeßeinrichtung (25) bewegt.

In Fig. 1d ist folgende Situation dargestellt. Der Kolben der Kolbenzylindereinheit (2) bewegt sich in Abhängigkeit des weiterlaufenden Kolbens der Kolbenzylindereinheit (1) bis zum Schaltpunkt (21). Dann ist der Druckhub der Kolbenzylindereinheit (1) beendet und damit auch deren Führerschaft. Diese wird nun übernommen durch den Kolben der Kolbenzylindereinheit (2). Ab dem Schaltpunkt (21) wechselt das Abhängigkeitsverhältnis von Kolbenzylindereinheit (2) zu Kolbenzylindereinheit (1). Der Kolben der Zylindereinheit (1) ist nun zum Beginn des Saughubs bereit und der gesamte Kreislauf beginnt von Neuem.

Alle Schalt- und Regelsignale für die in Fig. 1 geschilderten Abläufe gehen von dem Längenmeßsystem aus und werden bestimmt durch die dort festgelegten Programme. Diese steuern die Umschaltung der Kolbenzylindereinheiten und den Druckmittelstrom in die den Saughub beginnenden Kolbenzylindereinheiten.

Bezugszeichenliste

1

Kolbenzylindereinheit

1

2

Kolbenzylindereinheit

2

3

Kolben

4

Druckmittelerzeuger (Pumpe)

5

Steuerleitung für Druckmittelregelung

5

a Steuerung für Umschaltregelung

6

Umsteuereinheit

7

stangenseitige Druckmittelleitung

8

kolbenseitige Druckmittelleitung

9

Kolbenstange

10

Druckmittelversorgung einer Kolbenzylindereinheit

11

Steuergerät für Pumpe und Umsteuereinheit

12

Förderzylinder

13

Förderkolben

14

Lese- und Schreibeinheit

15

Auswerteeinheit

16

Rückholeinrichtung

17

Singalleitung zum Steuergerät

18

Längenmeßeinrichtung

19

Befestigung des Meßstrangs am Förderkolben

20

oberer Schaltpunkt

21

zweiter Schaltpunkt

22

dritter Schaltpunkt

23

unterer Schaltpunkt

24

Umschalteinrichtung oder Ladedruckeinrichtung

25

Längenmeßsystem

Claims

1. Verfahren zum Fördern von Beton und anderen Dickstoffen aus einem Behälter in eine Lieferleitung mittels zweier jeweils abwechselnd mit dem Behälter oder der Lieferleitung verbindbaren Förderzylindern, deren Förderkolben miteinander abwechselnd einen Saug- und Druckhub ausführen, angetrieben durch eine druckmittelbeaufschlagte Kolbenzylindereinheit, wobei jeweils ein erster Förderkolben nach Beendigung seines Saughubs, seinen Druckhub beginnt, bevor der Druckhub des anderen Förderkolbens beendet ist, und die Kolbengeschwindigkeit des ersten Förderkolbens während des Saughubs wenigstens zeitweise größer ist als beim Druckhub des anderen Förderkolbens, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelzufuhr während des Saughubs und dem Beginn des Druckhubs des ersten Kolbens so geregelt wird, daß dieser Förderkolben eine Bewegung ausführt, die in einer festen Abhängigkeit zu der Bewegung des anderen Förderkolbens während seines Druckhubs steht, wobei die Position eines jeden Kolbens über ein Längenmeßsystem identifizierbar ist, das mit einzelnen oder mehreren Einrichtungen zum Übertragen, Ablesen, Auswerten, Übermitteln und Verarbeiten von Informationen verbunden ist.

2. Einrichtung und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Längenmeßsystem einer jeden Kolbenzylindereinheit außerhalb des Zylinders angebracht ist.

3. Einrichtung und Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Kolbenzylindereinheit zwischen einer beliebigen Ebene am Zylinder und/oder den damit fest verbundenen Teilen und einer beliebigen Ebene am beweglichen Kolben und/oder den damit fest verbundenen Teilen durch mechanische, elektrische, magnetische, optische oder sonstige geeignete Mittel und deren Kombinationen ein Informationsstrang aufgebaut wird, der außerhalb der Längsachse der Kolbenzylindereinheit liegt.

4. Einrichtung und Verfahren nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Kolbenstange oder einem daran befestigten Teil ein flexibler Strang ausgezogen wird, der an dem Zylinder oder einem daran angebrachten Teil befestigt ist.

5. Einrichtung und Verfahren nach Anspruch 1, 3-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Strang auf einer Trommel aufgerollt ist und über eine Feder oder ein sonstiges Rückholelement vorgespannt wird.

6. Einrichtung und Verfahren nach Anspruch 1, 3-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strang als Seil, Metallband, Kunststoffband ausgelegt ist und mit Längenmarkierungen versehen ist.

7. Einrichtung und Verfahren nach Anspruch 1, 3-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Längenmarkierungen aus Noppen, Einkerbungen, magnetisch, elektrisch oder optisch ablesbaren Zeichen bestehen.

8. Einrichtung und Verfahren nach Anspruch 1, 3-8, dadurch gekennzeichnet, daß Informationen auf einen Datenträger aufgebracht sind, der von der Bewegung des Stranges angetrieben wird.

9. Einrichtung und Verfahren nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Strang zwischen der Befestigungsstelle am Zylinder und der an der Kolbenstange unter einem bestimmten Winkel verbunden ist.

10. Einrichtung und Verfahren nach Anspruch 1, 3-10, dadurch gekennzeichnet, daß der Strang als elektrischer Leiter ausgebildet ist, der beim Ausfahren durch ein Magnetfeld gezogen wird, dessen Träger am Zylinder befestigt ist.

11. Einrichtung und Verfahren nach Anspruch 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß Informationen über das Längenmeßsystem entsprechend der Ausgestaltung der Datenträger mit mechanischen, elektrischen, magnetischen oder optischen Mitteln aufgebracht werden.

12. Einrichtung und Verfahren nach Anspruch 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß Informationen des Längenmeßsystems je nach Ausgestaltung des Datenträgers mit Einrichtungen abgelesen werden, die mechanische, elektrische, magnetische oder optische Kennzeichnungen erkennen und auswerten können.

13. Einrichtung und Verfahren nach Anspruch 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorhanden sind, die die Daten zum Übertragen auf den Informationsstrang bereitstellen.

14. Einrichtung und Verfahren nach Anspruch 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß abgelesene Daten aus mehreren Längenmeßsystemen in geeigneter Weise verknüpft werden.

15. Einrichtung und Verfahren nach Anspruch 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Weiterleitung von Informationen aus Verknüpfungen vorhanden sind.

16. Einrichtung und Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß Druckmittelerzeuger aus den Informationen des oder der Längenmeßsysteme gesteuert werden können.

17. Einrichtung und Verfahren nach Anspruch 1-17, dadurch gekennzeichnet, daß die Längenmeßsysteme und den darauf gespeicherten Daten zur Steuerung anderer Abläufe mitverwendet werden können.

18. Einrichtung und Verfahren nach Anspruch 1-18, dadurch gekennzeichnet, daß die Längenmeßsysteme zum Bestimmen von Größen herangezogen werden, die sich aus der Verknüpfung von Meßergebnissen und anderen bekannten Informationen ergeben.

19. Einrichtung und Verfahren nach Anspruch 1-18, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Meßsystem eine gesonderte Einrichtung für den Druckhub und den Saughub besitzt.

20. Einrichtung und Verfahren nach Anspruch 1-19, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Druck- und Saugkolben identifizierbar ist.

21. Einrichtung und Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Druck- und Saugkolben identifizierbar ist.