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Die Erfindung betrifft eine fahrbare Betonpumpe, bei welcher zwei Förderzylinder, deren Förderkolben über je eine gemeinsame Kolbenstange starr mit dem Antriebskolben eines zugehörigen Antriebszylinders verbunden sind, im Betriebszustand mittels einer hydraulischen Pumpanordnung unter Förderung von Beton aus einem Materialaufgabebehälter in eine Förderleitung im Gegentakt antreibbar und die Antriebskolben dabei in ihren Arbeitszylindern zwischen ihren stangenseitigen und bodenseitigen Endlagen gegensinnig hin und her bewegbar sind. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren für den Einsatz einer solchen Betonpumpe im Transportzustand.
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Bei einer fahrbaren Betonpumpe ist üblicherweise ein vormontierter Aufbaurahmen vorgesehen, der auf das Fahrgestell eines LKW-Chassis aufgesetzt und mit diesem verbunden ist. Der Aufbaurahmen ist zur Aufnahme von eine Abstützvorrichtung, eine Kernpumpe mit Materialaufgabebehälter und einen Verteilermast bildenden Funktionseinheiten sowie einer Antriebsbaugruppe zur Ansteuerung der Funktionseinheiten bestimmt. Je nach Pumpenmodell umfasst die Antriebsbaugruppe eine oder mehrere Hydraulikpumpen sowie weitere Hilfspumpen, beispielsweise für den Antrieb eines Rührwerks im Materialaufgabebehälter der Kernpumpe. Als Kernpumpe wird üblicherweise eine Zweizylinder-Kolbenpumpe verwendet, die zwei paarweise miteinander verbundene hydraulische Antriebszylinder und Förderzylinder aufweist, deren Kolben paarweise über eine gemeinsame, durch einen Wasserkasten hindurchgreifende Kolbenstange starr miteinander verbunden und über eine Hydrauliksteuerung im Gegentakt antreibbar sind. Der Beton wird über den Materialaufgabebehälter zugeführt, in welchem sich ein Rührwerk und eine Rohrweiche befindet. Die Rohrweiche wird eingangsseitig abwechselnd vor stirnseitige Öffnungen der beiden Förderzylinder geschwenkt und mündet ausgangsseitig in eine Förderleitung, die über den Verteilermast geführt ist. Die Kernpumpe bestehend aus Antriebszylindern und Förderzylindern erstreckt sich im Wesentlichen längs des Fahrgestells und reicht vom Materialaufgabebehälter im rückwärtigen Bereich des Fahrgestells über die Hinterachsen hinweg nach vorne in Richtung Führerhaus bis zum vorderen Drittel des Fahrgestells. Dementsprechend werden die gemeinsamen Kolbenstangen mit Antriebskolben und Förderkolben im Betriebszustand in Längsrichtung des Fahrgestells gegensinnig hin- und herverschoben. Im Transportzustand verbleiben die Kolbenstangen mit ihren Kolben in der zuletzt eingenommenen Lage.
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Um die gesetzlichen Anforderungen für den Straßenverkehr zu erfüllen, dürfen die maximal zulässigen Achslasten einer fahrbaren Betonpumpe bei der Straßenfahrt nicht überschritten werden
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die fahrbare Betonpumpe sowie das Verfahren der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, dass die Achslastverteilung der Betonpumpe im Transportzustand bei Bedarf mit einfachen Mitteln in Richtung Vorder- oder Hinterachse verlagert werden kann.
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Der Erfindung liegt vor allem die Erkenntnis zugrunde, dass die Lage der Kolbenstangen mit ihren Antriebs- und Förderkolben innerhalb der Kernpumpen im Transportzustand bei der Straßenfahrt einen nicht unerheblichen Einfluss auf die Achslastverteilung hat. Dementsprechend wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dass die Antriebskolben im Transportzustand der Betonpumpe gemeinsam in ihre bodenseitige oder in ihre stangenseitige Endlage bewegt und dort angehalten werden. Mit dieser Maßnahme kann je nach Bedarf vor Antritt einer Fahrt bzw. bei Beendigung eines Pump- oder Reinigungsvorgangs durch Einfahren der beiden Antriebskolben der Schwerpunkt in Richtung Vorderachse oder durch Ausfahren der beiden Antriebskolben in Richtung Hinterachse verlagert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die Antriebszylinder im Betriebszustand an ihrem einen Ende über eine Hauptleitung abwechselnd mit einer Hochdruckseite und einer Niederdruckseite der Pumpanordnung und an ihrem anderen Ende über eine Schaukelölleitung miteinander verbunden, wobei die Pumpanordnung eine als einstellbare Reversierpumpe ausgebildete, in einem geschlossenen Hydraulikkreis mit den Antriebszylindern angeordnete Hauptpumpe sowie eine druckseitig über Rückschlagventile an den Hauptkreis und eingangsseitig an einen Vorratstank angeschlossene Speisepumpe umfasst. Die Hauptleitung und die Schaukelölleitung können dabei entweder am stangenseitigen oder am bodenseitigen Ende der Antriebszylinder angeschlossen sein. Um die Antriebskolben der beiden Kolbenstangen in ihre stangenseitige oder bodenseitige Endlage zu verschieben, bedarf es daher unterschiedlicher hydraulischer Maßnahmen.
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Dementsprechend wird gemäß einer ersten und zweiten Ausführungsvariante, bei welcher die Antriebskolben im Transportzustand unter der Einwirkung des über die Speisepumpe in Null-Stellung der einstellbaren Reversierpumpe aufgebauten Druckes gemeinsam in ihre stangenseitige Endlage bewegt werden sollen, die stangenseitig oder bodenseitig angeordnete Schaukelölleitung über eine im Betriebszustand absperrbare Abzweigung mit einer Hauptleitung des Hydraulikkreises verbunden.
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Eine dritte Ausführungsvariante sieht vor, dass die Antriebskolben im Transportzustand unter der Einwirkung des über die Speisepumpe in Nullstellung der einstellbaren Reversierpumpe aufgebauten Druckes in ihre bodenseitige Endlage bewegt werden, indem die bodenseitig angeordnete Schaukelölleitung über eine im Betriebszustand absperrbare Abzweigung mit dem unter Atmosphärendruck stehenden Vorratstank verbunden wird.
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Eine vierte, technisch etwas aufwendigere Ausführungsvariante sieht vor, dass die Antriebskolben im Transportzustand unter der Einwirkung des über die Speisepumpe in Nullstellung der einstellbaren Reversierpumpe einerseits und einer zusätzlichen Hilfspumpe andererseits eingestellten Druckes gemeinsam in ihre bodenseitige Endlage bewegt werden, wobei die stangenseitig angeordnete Schaukelölleitung über eine im Betriebszustand absperrbare Abzweigung mit der zusätzlichen Hilfspumpe verbunden wird. Die Hilfspumpe muss dabei so dimensioniert werden, dass die über die Speisepumpe auf den Antriebskolben ausgeübte Kraft durch die Hilfspumpe überkompensiert wird. Als Hilfspumpe kann dabei beispielsweise eine Rührwerkspumpe oder Mastpumpe zugeschaltet werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
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1 eine Seitenansicht einer als Autobetonpumpe ausgebildeten fahrbaren Betonpumpe mit hydraulischer Kernpumpe;
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2 eine schaubildliche Darstellung der Kernpumpe nach 1;
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3a bis d ein Schaltschema der Kernpumpe mit vier verschiedenen Ausführungsvarianten für die Schwerpunktverlagerung der jeweiligen Kolbenanordnung im Transportzustand.
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Die in 1 dargestellte fahrbare Betonpumpe weist ein LKW-Chassis 10 mit einem Fahrgestell 12 und einem im Bereich der Vorderachse 13 angeordneten Führerhaus 14 auf, dessen Motorantrieb über einen Antriebsstrang 16 mit den Hinterachsen 18 kuppelbar ist. Das Chassis 10 trägt eine Betonpumpe 20, die über einen Aufbaurahmen 22 mit dem Fahrgestell 12 verbunden ist. Der Betonpumpenaufbau umfasst im Wesentlichen eine Kernpumpe 24 mit zwei hydraulischen Antriebszylindern 7, 8, zwei paarweise mit den Antriebszylindern 7, 8 über einen Wasserkasten 28 verbundene Förderzylinder 70, 80 und einen am anderen Ende der Förderzylinder 70, 80 starr angeordneten Materialaufgabebehälter 32. Weiter umfasst der Aufbau eine Druckförderleitung 34, die über einen als Knickmast ausgebildeten Verteilermast 36 geführt ist und am Ende des letzten Mastarms einen den geförderten Beton zur Betonierstelle ausgebenden Endschlauch aufweist. Der Verteilermast 36 ist auf einem in der Nähe des stirnseitigen Endes mit dem Aufbaurahmen 22 starr verbundenen Mastdrehlagerbock 43 um eine vertikale Achse drehbar gelagert. Am rückwärtigen Ende des Aufbaurahmens 22 ist ein Mastauflagerbock 46 angeordnet, auf welchem der Verteilermast 36 im eingeklappten Transportzustand aufliegt. Weiter ist eine Abstützvorrichtung 38 mit ausstellbaren Stützbeinen 40 vorgesehen. Beim Betonierbetrieb werden die Stützbeine 40 ausgestellt und unter Anhebung des Fahrgestells 12 auf dem Erdboden abgestützt. Der hydraulische Antrieb der Kernpumpe 24 des Verteilermasts 36 und der Stützbeine 40 erfolgt über eine Antriebsbaugruppe 42, bestehend aus Hydraulikpumpen 44, 45 und einem nicht dargestellten Vorratsbehälter für das Hydrauliköl. Die Hydraulikpumpen 44, 45 sind über den vom Fahrzeugmotor kommenden Antriebsstrang 16 antreibbar.
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Die Kernpumpe 24 liegt auf dem Aufbaurahmen 22 auf und erstreckt sich zwischen dem Materialaufgabebehälter 32 schräg nach vorne über die Hinterachsen 18 hinweg in Richtung Fahrerhaus 14.
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In der in 1 gezeigten Transportstellung mit eingeklapptem Verteilermast 36 und eingezogenen Stützbeinen 40 ist es wichtig, dass die Achslasten auf der Vorderachse 13 und den Hinterachsen 18 nicht die aufgrund gesetzlicher Bestimmungen vorgeschriebenen Werte überschreiten. Im Grenzfall kann mit der in 1 gezeigten Konstruktion einer fahrbaren Betonpumpe die Achslastverteilung dadurch variiert werden, dass die Kolbenstangen 73, 83 (2) mit Antriebskolben 71, 81 und Förderkolben 72, 82 entweder gemeinsam eingefahren oder gemeinsam ausgefahren werden. Dadurch wird der Schwerpunkt der fahrbaren Betonpumpe entweder nach vorne oder nach hinten verlagert.
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Die in 3a bis 3d gezeigten Hydraulikschaltungen sind für Zweizylinder-Dickstoffpumpen bestimmt, die zwei Förderzylinder 70, 80 aufweisen, deren stirnseitige Öffnungen 74, 84 in den Materialaufgabebehälter 32 münden und abwechselnd während des Druckhubs über eine Rohrweiche 48 (2) mit einer Förderleitung 50 verbindbar sind. Für den Antrieb der Antriebszylinder 7, 8 ist bei den gezeigten Ausführungsbeispielen jeweils eine verstellbare Reversierpumpe 44 vorgesehen, deren Ausgänge über jeweils eine Hauptleitung 52, 54 am einen Ende eines der Antriebszylinder 7, 8 angeschlossen ist. Am anderen Ende sind die Antriebszylinder 7, 8 über eine Schaukelölleitung 56 miteinander verbunden. Im Betriebszustand werden die Antriebszylinder 7, 8 über die Reversierpumpe 44 im Gegentakt mit Druck beaufschlagt. Dies führt dazu, dass der Antriebskolben 71 im Antriebszylinder 7 ausfährt, wenn der Antriebskolben 81 im Antriebszylinder 8 über das in der Schaukelölleitung 56 strömende Öl zurückgeschoben wird. Haben die beiden Antriebskolben 71, 81 ihre Endlage erreicht, kehrt die Reversierpumpe 44 ihre Förderrichtung um, so dass sich die Antriebskolben 71, 81 in die jeweils andere Richtung bewegen. Aus dem geschlossenen Hauptkreis bestehend aus Reversierpumpe 44, Hauptleitungen 52, 54, Antriebszylinder 7, 8 und Schaukelölleitung 56 wird immer eine entsprechende Ölmenge über das Wechselventil 58 und das Druckbegrenzungsventil 62 in den unter Atmosphärendruck stehenden Tank 60 ausgespeist. Über das Druckbegrenzungsventil 62 kann dabei die auszuspeisende Ölmenge eingestellt werden. Zusätzlich ist eine saugseitig mit dem Tank 60 verbundene Speisepumpe 45 vorgesehen, über die eine der am Wechselventil 58 ausgespeisten Ölmenge entsprechende Ölmenge über die mit den Hauptleitungen 52, 54 verbundenen Rückschlagventile 64, 66 wieder auf der Niederdruckseite der Reversierpumpe 44 eingespeist wird. Eine eventuelle Überschussmenge fließt über das Druckbegrenzungsventil 62 in den Tank 60. Befindet sich die Reversierpumpe 44 im Betriebszustand auf Nullförderung, herrscht in den Hauptleitungen Gleichdruck. In diesem Zustand fließt die komplette Ölmenge der Speisepumpe 45 über das Druckbegrenzungsventil 62 in den Tank 60.
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Die vier in den 3a bis d gezeigten Ausführungsvarianten unterscheiden sich einmal darin, dass bei den Ausführungsvarianten nach 3a und b die beiden Hauptleitungen 52, 54 an den Antriebszylindern 7, 8 stangenseitig und die Schaukelölleitung 56 bodenseitig angeschlossen sind, während im Falle der 3c und d die Hauptleitungen 52, 54 bodenseitig und die Schaukelölleitung 56 stangenseitig angeschlossen sind. Eine Besonderheit der Erfindung besteht nun darin, dass je nach Bedarf vor Antritt einer Fahrt bzw. bei Beendigung eines Pumpvorgangs, wenn sich die Autobetonpumpe in ihrem Transportzustand befindet, die Kolbenstangen 73, 83 in beiden Antriebszylindern 7, 8 gemeinsam eingefahren oder ausgefahren werden können. Im ersteren Falle wird der Schwerpunkt der Autobetonpumpe zur Vorderachse 13 hin nach vorne und im letzteren Falle zu den Hinterachsen 18 hin nach hinten verlagert. Je nach Anschlussseite der Hauptleitungen 52, 54 und der Schaukelölleitung 56 ergeben sich hierfür unterschiedliche Schaltungsanordnungen. Allen Schaltungsanordnungen gemeinsam ist es, dass je nach gewünschter Schwerpunktverlagerung über vorhandene Pumpen 45, 68 eine auf die Antriebskolben 71, 81 resultierende Kraft ausgeübt wird, die die gewünschte Verschiebung bewirkt. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die bodenseitigen und die stangenseitigen Kolbenflächen der Antriebskolben 71, 81 unterschiedlich groß sind. Hinzu kommt, dass die Schwerpunktverlagerung nur dann ausgelöst wird, wenn das Fördervolumen der Reversierpumpe 44 auf Null steht.
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Unter Berücksichtigung dieser Voraussetzungen ist anhand der 3a bis d erkennbar, dass im Falle der Ausführungsvarianten nach 3a, b und d allein die Speisepumpe 45 ausreicht, um die Kolbenverschiebung zur gewünschten Schwerpunktverlagerung zu bewerkstelligen. Lediglich beim Ausführungsbeispiel 3c ist zusätzlich eine Hilfspumpe 68, beispielsweise die Rührwerkspumpe erforderlich.
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Die einzelnen Betriebsvarianten gemäß 3a bis d führen im abgeschalteten Zustand der Reversierpumpe 44 (Fördervolumen Null) zu folgenden Schwerpunktverlagerungen.
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3a: Der durch die Speisepumpe 45 erzeugte Speisedruck, der beispielsweise auf 34 bar eingestellt ist, liegt an der Stangenseite der Antriebszylinder 7, 8 an. Durch das Ventil 90 wird das Schaukelöl am bodenseitigen Ende der Antriebszylinder 7, 8 in den Vorratstank 60 abgelassen. Dadurch gelangen die Antriebskolben 71, 81 mit Kolbenstange 73, 83 und Förderkolben 72, 82 in ihre eingeschobene bodenseitige Endlage. Der Schwerpunkt 98 der Autobetonpumpe wird in Richtung Vorderachse 13 verlagert.
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3b: Mit dem Ventil 92 wird eine Verbindung zwischen der Speisepumpe 45 und der Schaukelölleitung 56 geschaffen. Der von der Speisepumpe 45 erzeugte Druck liegt daher in beiden Antriebszylindern 7, 8 auf beiden Seiten des Antriebskolbens 71, 81 an. Durch die Flächenverhältnisse der bodenseitigen und stangenseitigen Kolbenflächen der Antriebskolben 71, 81 werden die Antriebskolben mit Kolbenstange 73, 83 und Förderkolben 72, 82 in Richtung stangenseitiges Zylinderende verschoben. Wir erhalten daher eine Verlagerung des Schwerpunks 98 in Richtung Hinterachse 18.
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3c: Hier liegt der Speisedruck der Speisepumpe 45 auf der Bodenseite der Antriebskolben 71, 81 an. Dadurch lassen sich die Antriebskolben nicht mit Hilfe der Speisepumpe 45 allein zurückschieben. Durch eine Hilfspumpe 68, z. B. eine Rührwerkspumpe und ein Wegeventil 94 wird in die Schaukelölleitung extern Öl zugespeist. Wenn die über die Hilfspumpe 68 an der Stangenseite der Antriebskolben 71, 81 aufgebaute Kraft größer ist als die sich aus dem Übersetzungsverhältnis der Antriebskolben 71, 81 ergebende Kraft der Speisepumpe 45 gelangen die Antriebskolben 71, 81 samt Kolbenstange 73, 83 und Förderkolben 72, 82 in die eingezogene bodenseitige Endlage. Die Schwerpunktverlagerung erfolgt in diesem Falle in Richtung Vorderachse 13. Zur Druckabsicherung der Hilfspumpe 68 ist ein zusätzliches Druckbegrenzungsventil 96 vorgesehen, dessen Begrenzungswert (ca. 200 bar) höher liegt als der des Druckbegrenzungsventils 62 der Speisepumpe 45 (ca. 34 bar).
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3d: Durch das Ventil 95 wird hier die Schaukelölleitung 56 mit der antriebsseitigen Hauptleitung 54 verbunden. Aufgrund der Flächenverhältnisse zwischen bodenseitiger und stangenseitiger Kolbenfläche in den Antriebszylindern 7, 8 werden die Antriebskolben 71, 81 samt Kolbenstangen 73, 83 und Förderkolben 72, 82 in Richtung bodenseitiges Ende der Antriebszylinder 7, 8 verschoben. Wir erhalten dadurch eine Schwerpunktverlagerung in Richtung Hinterachse 18.
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Die vorstehend im Zusammenhang mit den 3a bis d beschriebenen Maßnahmen zeigen, dass mit überschaubarem schaltungstechnischem Aufwand die Antriebskolben 71, 81 mit ihren Kolbenstangen 73, 83 und Förderkolben 72, 82 im Fahrzustand in eine gemeinsame definierte Endstellung verfahren werden können. Nach Bedarf kann dadurch eine erwünschte Schwerpunktverlagerung in Richtung Vorderachse 13 oder Hinterachse 18 erzielt werden. Wenn man dazuhin berücksichtigt, dass bei ausgefahrenen Antriebskolben 71, 81 mehr Öl und bei eingefahrenen Antriebskolben weniger Öl in der Kernpumpe 24 verbleibt und sich der Öltank 60 des Hydrauliksystems regelmäßig vor der Kernpumpe 24 befindet, kann hierdurch die Schwerpunktverlagerung zusätzlich verstärkt werden. Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen können daher in Grenzfällen eventuell erforderliche Achslastvorschriften für eine Verkehrszulassung erfüllt werden.
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Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für den Einsatz einer fahrbaren Betonpumpe, bei welcher zwei Förderzylinder 70, 80, deren Förderkolben 72, 82 über je eine gemeinsame Kolbenstange 73, 83 starr mit dem Antriebskolben 71, 81 eines zugehörigen Antriebszylinders 7, 8 verbunden sind. Im Betriebszustand werden die Förderkolben 72, 82 mittels einer hydraulischen Pumpanordnung 44, 45 unter Förderung von Beton aus einem Materialaufgabebehälter 32 in eine Förderleitung 50 im Gegentakt angetrieben, indem die Antriebskolben 71, 81 in ihren Arbeitszylindern 7, 8 zwischen ihren stangenseitigen und bodenseitigen Endlagen gegensinnig hin und her bewegt werden. Um im Transportzustand mit einfachen Mitteln eine Schwerpunktverlagerung in Richtung Vorderachse 13 oder Hinterachse 18 durchführen zu können, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dass die Antriebskolben 71, 81 im Transportzustand der Betonpumpe gemeinsam in ihre bodenseitige oder in ihre stangenseitige Endlage bewegt und dort angehalten werden.
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Bezugszeichenliste
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- 7, 8
- Antriebszylinder
- 10
- LKW-Chassis
- 12
- Fahrgestell
- 13
- Vorderachse
- 14
- Führerhaus
- 16
- Antriebsstrang
- 18
- Hinterachsen
- 20
- Betonpumpe
- 22
- Aufbaurahmen
- 24
- Kernpumpe
- 28
- Wasserkasten
- 32
- Materialaufgabebehälter
- 34
- Druckförderleitung
- 36
- Verteilermast
- 38
- Abstützvorrichtung
- 40
- Stützbeine
- 42
- Antriebsbaugruppe
- 43
- Mastdrehlagerbock
- 44, 45
- Hydraulikpumpen
- 46
- Mastauflagerbock
- 48
- Rohrweiche
- 50
- Förderleitung
- 52, 54
- Hauptleitungen
- 56
- Schaukelölleitung
- 58
- Wechselventil
- 60
- Tank
- 62
- Druckbegrenzungsventil
- 64,66
- Rückschlagventil
- 68
- Hilfspumpe
- 70, 80
- Förderzylinder
- 71, 81
- Antriebskolben
- 72, 82
- Förderkolben
- 73, 83
- Kolbenstangen
- 74,84
- stirnseitige Öffnungen
- 90, 92, 95
- Ventile
- 94
- Wegeventil
- 96
- Druckegrenzungsventil
- 98
- Schwerpunkt
