DE102004025910A1

DE102004025910A1 - Antriebseinrichtung für eine Zweizylinderdickstoffpumpe und Verfahren zum Betrieb derselben

Info

Publication number: DE102004025910A1
Application number: DE102004025910A
Authority: DE
Inventors: Georg Müller; Joseph-Friedrich Dipl.-Ing. Schnittker; Manfred Dipl.-Ing. Schwarz
Original assignee: Friedrich Wilhelm Schwing GmbH
Current assignee: Friedrich Wilhelm Schwing GmbH
Priority date: 2004-05-27
Filing date: 2004-05-27
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2024-05-28
Also published as: CN1961152B; US20070274850A1; WO2005119057A1; AU2005250538A1; JP2008500483A; ES2289973T3; ATE397726T1; RU2006140233A; ES2289973T1; CA2567445A1; DE102004025910B4; RU2358154C2; EP1749152B1; CN1961152A; BRPI0511335A; DE502005004346D1; EP1749152A1; KR20070026538A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer bzw. eine Antriebseinrichtung für eine Zweizylinderdickstoffpumpe bzw. eine Antriebseinrichtung für eine Zweizylinderdickstoffpumpe mit zwei mittels eines Fluids betätigten Arbeitszylindern (1, 2), die über eine Rohrweiche (RW) abwechselnd, insbesondere mittelbar, über angetriebene Förderzylinder (FR, FL) eine gemeinsame Förderleitung mit Dickstoff, insbesondere Beton, beschicken, wobei die Rohrweiche ebenfalls mittels eines Fluids über einen Stellzylinder (SZ) betätigt wird und wobei bereits während der Endbewegung des Kolbens jedes Antriebszylinders im Kolbenhub vor Erreichen der Endlage zumindest ein Teil des für die Betätigung des Antriebszylinders bereitgestellten Fluidstroms zur Betätigung des Stellzylinders verwendet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Zweizylinderdickstoffpumpe bzw. eine Antriebseinrichtung für eine Zweizylinderdickstoffpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
Zweizylinderdickstoffpumpen werden beispielsweise zur Förderung von Beton eingesetzt. Hierbei wird der Beton z. B. über entsprechende Verteilermaste über erhebliche Höhen und Entfernungen gepumpt. Bei derartigen Zweizylinderdickstoffpumpen sind die Förderzylinder über eine Weiche, insbesondere eine Rohrweiche an eine gemeinsame Förderleitung angeschlossen, wobei die Weiche abwechselnd den einen oder anderen Förderzylinder mit der Förderleitung verbindet, so dass sich insgesamt ein nahezu kontinuierlicher Fluss des Dickstoffmaterials bzw. Betons ergibt.
Durch den unvermeidlichen Anschlusswechsel der Förderzylinder an die gemeinsame Förderleitung mittels der Weiche ergeben sich jedoch bei den Schaltvorgängen kurzfristige Förderunterbrechungen.
Dies ist beispielsweise aus dem Blockschaltbild der 2 zu erkennen, welches einen Hydraulikantrieb für eine Zweizylinderdickstoffpumpe mit einer Rohrweiche zeigt. Bei dem gezeigten Blockschaltbild handelt es sich um ein sog. Einkreissystem, bei dem die Antriebszylinder 1, 2 der Förderzylinder FR, FL sowie der Stellzylinder SZ der Rohrweiche nur mittels einer Versorgungseinrichtung mit Hydrauliköl versorgt werden bzw. der Arbeitsdruck erzeugt wird. Diese einzige Versorgungseinrichtung weist zwei Pumpen P1 und P2 auf, die über die Ölleitungen L1 und L2 mit einem Schaltblock 3 verbunden sind, der je nach Betriebszustand das von den Pumpen P1 und P2 geförderte Öl über Leitungen L4 dem einen Antriebszylinder 1 oder dem Antriebszylinder 2 für die Förderzylinder FR und FL oder über weitere Leitungen L4a dem Stell- bzw. Schwenkzylinder SZ der Rohrweiche RW zur Verfügung stellt.
Hier kommt es jedoch zu relativ langen Schaltvorgängen, da erst nach Beendigung eines Kolbenhubs des Antriebszylinders 1 oder 2 der Steuerblock 3 so geschaltet wird, dass die gesamte Förderleistung der Pumpen P1 und P2 dem Stell- bzw. Schwenkzylinder SZ zur Verfügung gestellt wird.
Erst nach dem Verschwenken der Rohrweiche durch Betätigung des Stell- bzw. Schwenkzylinders SZ wird dann durch ein Umschalten im Steuerblock 3 die gesamte Förderleistung der Pumpen P1 und P2 wieder den Antriebszylindern 1 oder 2 zur Verfügung gestellt.
Um derartige lange Schaltzeiten zu vermeiden, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, ein sog. Zweikreissystem zu verwirklichen (s. 3), bei dem die Pumpen P1 und P2 getrennt für die Antriebszylinder 1 und 2 der Förderzylinder FR und FL einerseits sowie für den Stell- bzw. Schwenkzylinder SZ der Rohrweiche RW andererseits vorgesehen sind. Somit sind hier zwei unabhängige Pumpeinrichtungen mit jeweils mindestens einer Pumpe P1 und P2, also ein sog. Zweikreissystem vorgesehen. Damit ist es möglich, die Förderzy linder und den oder die Stellzylinder zeitparallel zu betätigen um die Förderunterbrechung zu verkürzen.
Allerdings besteht hierbei der Nachteil darin, dass zwei getrennte Pumpeinrichtungen vorhanden sein müssen, wobei insbesondere die Pumpe P1 entsprechend groß ausgelegt werden muss, um den nötigen Hydraulikölvolumenstrom für den Betrieb der Antriebszylinder 1 und 2 zur Verfügung stellen zu können.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine schnelle Umschaltung der Weiche für die Anbindung der zwei Förderzylinder an die gemeinsame Förderleitung zu gewährleisten, wobei der schaltungstechnische Aufwand und der Aufwand für den Hydraulikantrieb der Antriebs- bzw. Förderzylinder und des Stellzylinders für die Weiche möglichst gering gehalten werden soll.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren bzw. eine Antriebseinrichtung mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass bei einem Antrieb der Antriebszylinder bzw. Förderzylinder einer Zweizylinderdickstoffpumpe mittels eines Fluids, insbesondere eines Hydrauliköls, im Endbereich der Kolbenbewegung, also am Ende eines Kolbenhubs nicht mehr die volle Antriebsleistung benötigt wird. Aufgrund dieser Erkenntnis ist es dann möglich durch Verwendung der nicht mehr benötigten Antriebsleistung die Schaltzeit dadurch zu verkürzen, dass die nicht mehr benötigte Antriebsleistung bereits für die Betätigung der Weiche, insbesondere für den Antrieb eines Schwenk- bzw. Stellzylinders für eine Rohrweiche Verwendung finden kann. Damit muss nicht mehr abgewartet werden, bis der Kolbenhub im Antriebs- bzw. Förderzylinder beendet ist, sondern es kann der Schaltvorgang und somit die Betätigung der Rohrweiche bereits vor Ende eines Kolbenhubs eingeleitet werden.

Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß vorgesehen, die Stellung des Kolbens im Antriebszylinder bzw. Förderzylinder zu überwachen bzw. zu ermitteln und zumindest in einer be stimmten Stellung kurz vor dem Erreichen der Endstellung festzustellen, so dass ausgehend von dieser Information ein Teil des Fluidvolumenstroms, vorzugsweise Hydraulikölvolumenstroms für die Betätigung des Stell- bzw. Schwenkzylinders der Weiche zur Verfügung gestellt werden kann.

Die dafür verwendete Ermittlungseinrichtung kann mechanischer, elektrischer oder hydraulischer Art sein, wobei sich letzteres insbesondere anbietet, wenn die gesamte Steuerung des Antriebs weitgehend mittels eines Fluids bzw. Hydrauliköls erfolgt. Es können dann nämlich in einfacher Weise entsprechende Schaltventile eingesetzt werden, die über bekannte hydraulische Steuerleitungen angesteuert werden.

Ferner kann bei einer bevorzugten Ausführungsform eine entsprechende Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Kolbenlage des Stellzylinders der Rohrweiche vorgesehen sein, um diese Information für den Schaltvorgang zu nutzen.

Vorzugsweise kann die hydraulische Schaltung so aufgebaut sein, dass zwei Pumpeinrichtungen zur Bereitstellung eines entsprechenden Fluidstroms bzw. Betriebsdrucks eingesetzt werden, die vergleichbar dem Zweikreissystem primär unabhängig einerseits für den Antrieb der Antriebszylinder und andererseits für den Antrieb des Stell- bzw. Schwenkzylinders für die Weiche eingesetzt werden. Auf Grund der erfindungsgemäßen Idee, dass kurz vor dem erforderlichen Schaltvorgang der Weiche die Antriebsleistung für die Antriebs- bzw. Förderzylinder nicht mehr 100 % betragen muss, können die beiden unabhängigen Pumpeinrichtungen in der Weise miteinander kombiniert werden, dass während des Kolbenhubs des Antriebszylinders bzw. Förderzylinders die zweite Pumpeinrichtung ihre Förderleistung für die Antriebs- bzw. Förderzylinder zur Verfügung stellt, während kurz vor dem Schaltvorgang die zweite Pumpeinrichtung ausschließlich für die Betätigung des Stell- bzw. Schwenkzylinders der Weiche eingesetzt wird. Auf diese Weise ist es möglich, die Pump- bzw. Förderleistung des Antriebs effektiv einzusetzen bzw. Komponenten mit geringerer Leistung zu verwenden.

Vorzugsweise ist der Antrieb so gestaltet, dass der Betriebsdruck insbesondere der zweiten Pumpeinrichtung während des gesamten Betriebes an dem Stell- bzw. Schwenkzylinder ansteht.

Die Umlenkung des Fluidvolumenstroms kann in einfacher Weise durch ein entsprechendes Schaltventil realisiert werden, so dass der schaltungstechnische Aufwand insgesamt sehr gering gehalten werden kann.

Obwohl die Erfindung nachfolgend am Beispiel eines Hydraulikantriebs mit Hydrauliköl als Fluid beschrieben ist, ist es selbstverständlich, dass die Erfindung auch mit anderen geeigneten Fluiden und entsprechenden Einrichtungen zur Druckerzeugung und/oder Förderung des Fluids möglich ist.

Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnungen deutlich. Die Zeichnungen zeigen dabei in rein schematischer Weise
1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung;
2 ein Blockschaltbild eines bekannten Einkreissystems; und in
3 ein Blockschaltbild eines bekannten Zweikreissystems.
1 zeigt ein Blockschaltbild eines Hydraulikantriebs einer Zweizylinderdickstoffpumpe mit einem ersten Antriebszylinder 1 und einem zweiten Antriebszylinder 2, die über die entsprechenden Kolben mit einem ersten Förderzylinder FR und einem zweiten Förderzylinder FL verbunden sind.
Die Förderzylinder FL und FR werden über eine Rohrweiche RW an eine gemeinsame Förderleitung angeschlossen, so dass durch den abwechselnden Hub der Förderzylinder FL und FR eine nahezu kontinuierliche Förderleistung für den Dickstoff erzielt wird. Zu diesem Zweck muss die Rohrweiche RW über einen Stell- bzw. Schwenkzylinder SZ abwechselnd in eine Verbindungsstellung zwischen erstem Förderzylinder FR und gemeinsamer Förderleitung bzw. zweitem Förderzylinder FL und gemeinsamer Förderleitung gebracht werden.
Zur Versorgung des Hydraulikantriebs sind zwei Pumpeinrichtungen P1 und P2 vorgesehen, die jeweils für sich ein oder mehrere parallel geschaltete Pumpen aufweisen können. Im gezeigten Blockschaltbild ist für jede Pumpeinrichtung jeweils nur eine Pumpe dargestellt. Die Pumpeinrichtungen P1 und P2 sind über die Versorgungsleitungen L1 und L2 mit dem Steuerblock 3 verbunden, in dem Schaltventile 3.1 und 3.2 aufgenommen sind, die wiederum mit den Hydraulikleitungen L4 und L4a verbunden sind.
Zwischen den Versorgungsleitungen L1 und L2 ist eine Zwischenleitung zur gegenseitigen Verbindung vorgesehen, in der ein Schaltventil 6 eingebaut ist, so dass Hydrauliköl, das in der Versorgungsleitung L1 durch die erste Pumpeinrichtung P1 gefördert wird in die zweite Versorgungsleitung L2 gepumpt werden kann. Insbesondere hat das Schaltventil 6 jedoch die Aufgabe, dass Hydrauliköl, das von der zweiten Pumpeinrichtung P2 in der Versorgungsleitung L2 gepumpt wird, zur Aufrechterhaltung eines ausreichenden Ölstroms zur Betätigung der Antriebszylinder 1 und 2 in die erste Versorgungsleitung L1 übertreten kann.
Das Hydrauliköl in der Versorgungsleitung L1 wird dann durch das Schaltventil 3.2 jeweils abwechselnd über die Versorgungsleitungen L4 dem ersten Antriebszylinder 1 bzw. dem zweiten Antriebszylinder 2 zur Verfügung gestellt, um über diese die Förderzylinder FR und FL zu betätigen. Über die Leitung L9 erfolgt der Ölrückfluss.
An den Antriebszylindern 1 und 2 sind Schaltventile VFR und VFL vorgesehen, mittels der die abwechselnde Hubbewegung der Antriebszylinder 1 und 2 gesteuert wird. Wegen der abwechselnden Hubbewegung der Antriebszylinder 1 und 2 sind diese hydraulisch über die Steuerleitungen SL5, SL6, SL7 und SL9 miteinander gekoppelt.
Die Schaltventile VFR und VFL bilden gleichzeitig auch sog. Näherungsschalter, mittels derer die Kolbenstellung in den Antriebszylindern 1 und 2 ermittelt werden kann. Gleichzeitig werden durch die entsprechenden Stellungen des Kolbens in den Antriebszylindern 1 und 2 die an den Schaltventilen VFR und VFL angeschlossenen Steuerleitungen SL8 und SL10 entsprechend beaufschlagt, die wiederum die Schaltventile 3.1 und 3.2 im Steuerblock 3 bzw. das Umschaltventil 6 entsprechend ansteuern.
Dies erfolgt in der Weise, dass bei einem Wechsel des Förderhubs vom Förderzylinder FR zum Förderzylinder FL oder umgekehrt auch die Rohrweiche entsprechend durch den Stell- bzw. Schwenkzylinder SZ betätigt werden muss. Zu diesem Zweck wird der Stellzylinder SZ über das Schaltventil 3.1 durch die zweite Pumpeinrichtung P2 und die Versorgungsleitungen L2 und L4a mit entsprechendem Hydrauliköl versorgt bzw. mit Druck beaufschlagt. Um eine möglichst schnelle Schaltung zu ermöglichen, wird über das Schaltventil 6 vor Erreichen der jeweiligen Kolbenendstellung des Antriebszylinders 1 oder 2 ausgelöst durch die hydraulischen Signale mittels der Steuerleitungen SL8 und SL10, das Schaltventil 3.1 und das Umschaltventil 6 entsprechend geschaltet.
Das Umschaltventil 6 sperrt hierbei die Verbindungsleitung zwischen den Versorgungsleitungen L1 und L2 in der Weise ab, dass kein Ölstrom mehr von der Versorgungsleitung L2 in die Versorgungsleitung L1 und damit zur Versorgung der Antriebszylinder 1 und 2 gelangen kann. Vielmehr wird die Förderleistung der zweiten Pumpeinrichtung P2 vollständig dem Schwenkzylinder SZ bereitgestellt, wobei durch die entsprechenden hydraulischen Steuerleitungen SL18 und SL19 auch das Schaltventil VSZ zur Steuerung des Stell- bzw. Schwenkzylinders SZ betätigt wird bzw. dieses entsprechende Steuersignale an das Umschaltventil 6 abgibt.
Durch den Einsatz des Umschaltventils 6 kann der Ölvolumenstrom, der durch die zweite Pumpeinrichtung P2 üblicherweise für die Betätigung der Antriebszylinder 1 und 2 mit verwendet wird, in der Endbewegung der jeweiligen Antriebszylinder 1 und 2, in der dieser Volumenstrom nicht unbedingt erforderlich ist, frühzeitig für eine Betätigung des Schwenkzylinders eingesetzt werden, so dass die Förderunterbrechung der Dickstoffpumpe verringert wird.
Da darüber hinaus die zweite Pumpeinrichtung P2 über die Versorgungsleitung L2 direkt mit dem Schaltventil 3.1 bzw. über die Hydraulikleitungen L4a mit dem Schwenk- oder Stellzylinder SZ verbunden ist, steht der Betriebsdruck der zweiten Pumpeinrichtung P2 während des gesamten Betriebs unmittelbar dem Schwenkzylinder SZ zur Verfügung.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich somit um eine vorteilhafte Kombination eines Einkreis- und eines Zweikreissystems, bei dem die Förderleistung der zweiten Pumpeinrichtung variabel sowohl für die Betätigung der Antriebszylinder 1 und 2 als auch des Schwenk- bzw. Stellzylinders SZ Verwendung findet. Insbesondere am Ende einer Hubbewegung, bei dem nicht die gesamte Förderleistung der Pumpeinrichtungen für die Betätigung des Antriebszylinders bis in die Endstellung erforderlich ist, ergibt sich somit die vorteilhafte Möglichkeit bereits einen Teil des Ölvolumenstroms für die Betätigung des Stell- bzw. Schwenkzylinders der Rohrweiche bereitzustellen, um damit eine Verkürzung der Förderstromunterbrechung auf ein Minimum zu bewirken.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Zweizylinder-Dickstoffpumpe mit zwei mittels eines Fluids betätigten Antriebszylindern (1, 2), die über eine Weiche (RW), insbesondere Rohrweiche abwechselnd, insbesondere mittelbar über angetriebene Förderzylinder (FR, FL) eine gemeinsame Förderleitung mit Dickstoff, insbesondere Beton beschicken, wobei die Weiche ebenfalls mittels eines Fluids über einen Stellzylinder (SZ) betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bereits während der Endbewegung des Kolbens jedes Antriebszylinders (1, 2) im Kolbenhub vor Erreichen der Endlage zumindest ein Teil des für die Betätigung des Antriebszylinders bereitgestellten Fluidstroms zur Betätigung des Stellzylinders (SZ) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidstrom im Bewegungsendbereich des Kolbens jedes Antriebszylinders zur Versorgung des Antriebszylinders (1, 2) und des Stellzylinders (SZ) aufgeteilt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidstrom von einer oder zwei Pumpeinrichtungen (P1, P2) mit jeweils einer oder mehreren Pumpen erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid Hydrauliköl ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Antriebszylinder (1, 2), des Stellzylinders (SZ) und/oder der für den Betrieb erforderlichen Schaltventile hydraulisch erfolgt.
Antriebseinrichtung für eine Zweizylinder-Dickstoffpumpe mit zwei mittels eines Fluids betätigten Antriebszylindern (1, 2), die über eine Weiche (RW), insbesondere Rohrweiche abwechselnd, insbesondere mittelbar über angetriebene Förderzylinder (FR, FL) eine gemeinsame Förderleitung mit Dickstoff, insbesondere Beton beschicken, wobei die Rohrweiche ebenfalls mittels eines Fluids über einen Stellzylinder (SZ) betätigt wird, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit mindestens einer Pumpeinrichtung (P1, P2), mittels der das Fluid über Versorgungsleitungen unter Arbeitsdruck den Antriebszylindern und dem Stellzylinder zur Verfügung gestellt wird, wobei eine Umschalteinrichtung (6) zur Umlenkung zumindest eines Teils des von der mindestens einen Pumpeinrichtung erzeugten Fluidstroms auf den Stellzylinder und eine Ermittlungseinrichtung (VFR, VFL) zur Feststellung zumindest einer Kolbenlage jedes Antriebszylinders vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlungseinrichtung so ausgestaltet ist, dass die Kolbenlage im Bewegungsendbereich vor Erreichen der Endstellung im Kolbenhub ermittelt wird und nach Ermittlung der Kolbenlage die Umschalteinrichtung betätigt wird.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine einzige Pumpeinrichtung mit einer oder mehreren Pumpen zur Versorgung der Antriebszylinder und des Stellzylinders vorgesehen ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Pumpeinrichtungen (P1, P2) mit jeweils einer oder mehreren Pumpen vorgesehen sind, wobei die erste Pumpeinrichtung über eine erste Versorgungsleitung primär zur Versorgung der Antriebszylinder und die zweite Pumpeinrichtung über eine zweite Versorgungsleitung primär zur Versorgung des Stellzylinders vorgesehen ist, wobei zwischen erster und zweiter Versorgungsleitung eine Verbindungsleitung mit der Umschalteinrichtung vorgesehen ist, wobei die Umschalteinrichtung eine Versorgung der Antriebszylinder durch die zweite Pumpeinrichtung und/oder eine Versorgung des Stellzylinders durch die erste Pumpeinrichtung ermöglicht.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid Hydrauliköl ist.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlungseinrichtung (VFR, VFL) einen oder mehrere mechanische, elektrische oder hydraulische Sensoren zur Ermittlung der Kolbenlage aufweist.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (VSZ) zur Erfassung der Kolbenlage des Stell- bzw. Schwenkzylinders der Rohrweiche einen oder mehrere mechanische, elektrische oder hydraulische Sensoren zur Ermittlung der Stell- bzw. Schwenkzylinderlage aufweist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebszylinder (1, 2) hydraulisch gekoppelt sind, so dass nur ein oder zwei Sensoren an einem der Antriebszylinder zur Bestimmung der Kolbenlage in den jeweiligen Antriebszylindern vorgesehen sind.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteinrichtung hydraulisch gesteuert ist und insbesondere ein Schaltventil (6) umfasst.