DE102012218546A1

DE102012218546A1 - Hydraulisches Antriebssystem und Verfahren zum Antrieb eines Bandförderers

Info

Publication number: DE102012218546A1
Application number: DE102012218546.1A
Authority: DE
Inventors: Martin Diebold; Martin Mayer; Werner Münzenmaier
Original assignee: Putzmeister Engineering GmbH
Current assignee: Putzmeister Engineering GmbH
Priority date: 2012-10-11
Filing date: 2012-10-11
Publication date: 2014-04-17
Also published as: CN104837680B; CN104837680A; US9463933B2; US20150197398A1; WO2014056925A1; DE112013004977A5; DE112013004977B4

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches Antriebssystem für einen Bandförderer (12) mit einer in einem hydraulischen Primärkreis (26) angeordneten, motorisch angetriebenen Primärpumpe (28) zum Fördern von Hydraulikflüssigkeit, einem über den Primärkreis (26) mit Hydraulikflüssigkeit versorgten Hydraulikmotor (30) zum Antrieb des Bandförderers (12) und einer den Hydraulikflüssigkeitsstrom in dem Primärkreis (26) beeinflussenden Steuereinrichtung zur Steuerung der Bandgeschwindigkeit des Bandförderers (12). Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Primärpumpe (28) als Verstellpumpe einen Pumpenregler (32) zur Regulierung des geförderten Hydraulikflüssigkeitsstroms aufweist, und dass die Steuereinrichtung eine mittels einer Hilfspumpe (54) betriebene hydraulische Steuerschaltung (24) zur Beaufschlagung des Pumpenreglers (32) mit einem einstellbaren Stelldruck umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Antriebssystem und ein Verfahren zum Antrieb eines Bandförderers gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 16 angegebenen Gattung.
Aus der DE-A 19814536 ist ein fahrbares Fördergerät mit einem Bandförderer für Schüttgut, Dickstoff und dergleichen Fördergut bekannt. Solche Fördergeräte werden von der Anmelderin mit einem hydraulischen Antrieb für den Bandförderer vertrieben. Bei dem bisherigen Bandantrieb wird die benötigte Hydraulikölmenge über ein Proportionalventil gesteuert, welches im Hauptkreis zwischen der Hydraulikpumpe und dem Hydraulikmotor angeordnet ist. Dadurch wird der gesamte Ölstrom durch dieses Ventil geleitet, was zu Strömungsverlusten führt. Außerdem wird ein Steuerblock benötigt, welcher für diese Ölmenge geeignet ist und daher als Sonderteil ausgeführt wird.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannte Vorrichtung zur Antriebssteuerung eines Bandförderers zu verbessern und ein Antriebssystem und -verfahren anzugeben, womit energetische Verluste beim Bandantrieb reduziert werden und eine zuverlässige Kontrolle des Bandtransports ohne aufwändige Sonderbauteile erzielt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird die in den unabhängigen Patentansprüchen jeweils angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht im Wesentlichen darin, die Primärpumpe über einen zusätzlichen hydraulischen Steuerkreis mit Standardbauteilen direkt zu steuern. Demzufolge wird im Hinblick auf ein Antriebssystem vorgeschlagen, dass die Primärpumpe als Verstellpumpe einen Pumpenregler als Stellglied zur Regulierung des geförderten Hydraulikflüssigkeitsstroms aufweist, und dass die Steuereinrichtung eine mittels einer Hilfspumpe betriebene hydraulische Steuerschaltung zur Beaufschlagung des Pumpenreglers mit einem einstellbaren Stelldruck umfasst. Dadurch ist eine feinfühlige Steuerung und ein effizienter Betrieb des Hydraulikprimärkreises möglich, ohne dass aufwändige Armaturen bzw. Ventile zur Beeinflussung großer Ölströme erforderlich wären.
Vorteilhafterweise ist die Primärpumpe druckseitig über eine Druckleitung des Primärkreises frei von Ventilen direkt mit dem Hydraulikmotor verbunden, so dass die energetischen Verluste minimiert werden.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Primärpumpe in einem geschlossenen Primärkreis angeordnet ist, wobei der Hydraulikmotor ausgangsseitig über eine Rücklaufleitung direkt mit dem Saugeingang der Primärpumpe verbunden ist. Auf diese Weise kann auch das erforderliche Ölvolumen im Vorratsbehälter bzw. Tank gering gehalten werden.
Um auch bei einer variablen Drehzahl des Antriebsmotors einen störungsfreien Betrieb zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, wenn ein Druckbegrenzungsventil zur Überdruckabsicherung des Primärkreises in einer von der Druckseite der Primärpumpe abzweigenden Abzweigleitung angeordnet ist.
Auch im Hinblick auf eine verbesserte Lebensdauer der Primärpumpe ist es von Vorteil, wenn der Saugeingang der Primärpumpe über eine Zuführleitung mit einem drucklosen Vorratsbehälter für Hydraulikflüssigkeit verbunden ist, und wenn in der Zuführleitung ein in Richtung auf die Primärpumpe vorgespanntes Rückschlagventil angeordnet ist.
Speziell für ein mobiles Fördergerät ist es günstig, wenn die Primärpumpe über einen Motor des Fördergeräts, insbesondere einen Elektromotor oder Verbrennungsmotor mit gegebenenfalls veränderlicher Drehzahl angetrieben ist. Eine weitere vorteilhafte Einsatzmöglichkeit ergibt sich dadurch, dass der Hydraulikmotor einen mit einer Antriebsrolle eines insbesondere teleskopierbaren Förderbands des Bandförderers gekoppelten Abtrieb aufweist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die als Konstantpumpe ausgebildete Hilfspumpe zusammen mit der Primärpumpe über einen gemeinsamen Antriebstrang motorisch angetrieben, so dass nur eine Antriebsquelle erforderlich ist.
Zur Bereitstellung eines definierten Systemdrucks im Steuerkreis auch bei veränderlicher Motordrehzahl ist es von Vorteil, wenn die Steuerschaltung ein Druckbegrenzungsventil zur definierten Begrenzung des Ausgangsdrucks der Hilfspumpe aufweist. Zur Reduzierung der benötigten Tankölmenge ist es auch günstig, wenn das Druckbegrenzungsventil in einer Verbindungsleitung zwischen dem Druckausgang der Hilfspumpe und der Saugeingang der Primärpumpe angeordnet ist.
Für eine bedienungsfreundliche, ggf. stufenlose Regelung der Bandgeschwindigkeit ist es vorteilhaft, wenn die Steuerschaltung ein über ein elektrisches Steuergerät entsprechend einer Sollwert-Vorgabe ansteuerbares Proportionalventil zur Einstellung des Stelldrucks an dem Pumpenregler aufweist. In diesem Zusammenhang ist es auch von Vorteil, wenn die Hilfspumpe druckseitig über eine Steuerleitung mit dem Pumpenregler der Primärpumpe verbunden ist und das Proportionalventil in einer von der Steuerleitung abzweigenden und zu einem Tank führenden Abzweigleitung angeordnet ist.
Um auch einen Notbetrieb zu ermöglichen, ist es günstig, wenn das Proportionalventil ein Stellglied zur manuellen Verstellung für einen Notbetrieb aufweist.
Zur Lieferung eines konstanten Hydraulikflüssigkeitsstroms im Steuerkreis ist es vorteilhaft, wenn die Steuerschaltung eine dem Druckausgang der Hilfspumpe nachgeordnete festeingestellte Drossel aufweist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Pumpenregler einen federgestützten, über die Steuerschaltung mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagbaren Stellzylinder zur Verstellung einer Schrägscheibe der Primärpumpe umfasst.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung liegt in einem fahrbaren Fördergerät mit einem Bandförderer und einem erfindungsgemäßen hydraulisches Antriebssystem.
In verfahrensmäßiger Hinsicht wird die eingangs genannte Aufgabe dadurch gelöst, der Förderstrom über einen Pumpenregler der als Verstellpumpe ausgebildeten Primärpumpe beeinflusst wird, und dass ein Stelldruck an den Pumpenregler über eine mittels einer Hilfspumpe betriebene, von dem Primärkreis gesonderte hydraulische Steuerschaltung angelegt wird.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 ein fahrbares Fördergerät mit einem hydraulisch angetriebenen Bandförderer in Seitenansicht;
2 ein Schaltschema eines hydraulischen Antriebssystems für den Bandförderer.
Das in 1 im Fahrzustand gezeigte Fördergerät 10 umfasst einen teleskopierbaren Hauptbandförderer 12, einen Zuführbandförderer 14, ein Fahrgestell 16 mit Fahrerhaus 18 und ein Energie-effizientes hydraulisches Antriebssystem 20 für den Bandförderer 12, mit dem sich die Bandgeschwindigkeit eines das Fördergut transportierenden umlaufenden Förderbands stufenlos regulieren lässt. Für Einzelheiten des Fördergeräts 10 wird auf die DE-A 19814536 Bezug genommen.
In dem Schaltschema des Antriebssystems 20 gemäß 2 ist eine hydraulische Antriebsschaltung 22 mit dicken Linien und eine davon getrennte Steuereinrichtung in Form einer hydraulischen Steuerschaltung 24 mit dünnen Linien veranschaulicht.
Die Antriebsschaltung 22 weist einen geschlossenen hydraulischen Primärkreislauf 26 auf, in dem eine Primärpumpe 28 zum Zirkulieren von Hydrauliköl und ein Hydraulikmotor 30 zum Antrieb des Förderbands des Bandförderers 12 angeordnet sind.
Die mittels Dieselmotor 29 angetriebene Primärpumpe 28 ist als Verstellpumpe, z. B. als Schrägscheibenpumpe ausgebildet und weist einen Pumpenregler 32 als Stellglied zur Regulierung des geförderten Hydraulikölstroms auf. Der Pumpenregler 32 umfasst einen federgestützten Stellzylinder 34, der über die Steuerschaltung 24 mit Hydrauliköl beaufschlagbar ist und entsprechend den Neigungswinkel einer Schrägscheibe 36 der Primärpumpe 28 ändert.
Die Primärpumpe 28 ist druckseitig über eine Druckleitung 38 des Primärkreislaufs 26 frei von Ventilen direkt mit der Eingangsseite des Hydraulikmotors 30 verbunden. Dieser besteht in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus zwei Einzelmotoren 40, die parallel zueinander in dem Primärkreislauf 26 angeordnet sind und ausgangsseitig über eine gemeinsame Rücklaufleitung 42 mit dem Saugeingang der Primärpumpe 28 verbunden sind. Wie in 2 nur schematisch angedeutet, weist der Hydraulikmotor 30 einen mit einer Antriebsrolle 31 eines Förderbands des Bandförderers 12 gekoppelten Abtrieb auf.
Zur Überdruckabsicherung des Primärkreislaufs 26 ist ein Druckbegrenzungsventil 44 in einer Abzweigleitung 46 angeordnet, die von der Druckleitung 38 zu der Rücklaufleitung 42 führt. Stromab von der Mündungsstelle der Abzweigleitung 46 ist der Primärkreislauf 26 über eine Zuführleitung 48 mit einem drucklosen Öltank 50 verbunden. Um eine Vorspannung auf der Saugseite der Primärpumpe 28 zu erhalten, ist in der Zuführleitung 48 ein in Richtung auf die Primärpumpe 28 federgespanntes Rückschlagventil 52 angeordnet.
Die Steuerschaltung 24 wird mittels einer Hilfspumpe 54 betrieben, die über einen Durchtrieb 56 des Antriebsstrangs der Primärpumpe 28 angetrieben wird und als Konstantpumpe eine relativ kleine Ölmenge fördert. Dabei ist die Hilfspumpe 54 über eine Saugleitung 57 an den Tank 50 angeschlossen.
Um weitgehend unabhängig von der Drehzahl des Motors 29 einen definierten Ausgangsdruck bereitzustellen, umfasst die Steuerschaltung 24 ein Druckbegrenzungsventil 58 in einer Verbindungsleitung 60, die von dem Druckausgang der Hilfspumpe 54 abzweigt und in den Saugeingang der Primärpumpe 28 mündet.
Um einen Stelldruck an dem Pumpenregler 32 bereitzustellen, ist der Druckausgang der Hilfspumpe 54 über eine Steuerleitung 62 mit dem Stellzylinder 34 verbunden. Zur Lieferung eines konstanten Ölstroms ist in der Steuerleitung 62 eine Festdrossel 64 angeordnet. Die Vorgabe eines Sollwerts des Stelldrucks wird über Proportionalventil 66 ermöglicht, das über ein elektrisches Ansteuergerät 68 einstellbar ist und gegebenenfalls für einen Notbetrieb manuell bedienbar ist. Dieses Proportionalventil 66 ist in einer Zweigleitung 70 angeordnet, die stromab der Festdrossel 64 von der Steuerleitung abzweigt und zu dem Tank 50 führt.
Im Betrieb treibt der Dieselmotor 29 mit einer in gewissen Grenzen variierbaren Drehzahl die Primärpumpe 28 an, wobei die Druckabsicherung des Primärkreislaufes 26 durch das Druckbegrenzungsventil 44 gewährleistet wird. Das Drucköl wird von der Druckseite der Primärpumpe 28 ohne Ventile unmittelbar in den Hydraulikmotor 30 eingespeist, so dass ein verlustarmer Antrieb erreicht wird.
Die Steuerung der Ölmenge in dem Kreislauf 26 und somit der Bandgeschwindigkeit des Bandförderers 12 wird über die gesonderte Steuerschaltung 24 realisiert. Zu diesem Zweck wird die Hilfspumpe 54 über den Durchtrieb 56 der Primärpumpe 28 ebenfalls durch den Motor 29 angetrieben, wobei nur ein relativ geringer Steuerölstrom benötigt wird. Durch das Druckbegrenzungsventil 58 wird der maximale Systemdruck eingestellt, der deutlich unter dem Druck im Primärkreislauf 26 liegt. Überschüssiges Öl wird an der Saugseite der Primärpumpe 28 eingespeist, so dass sich die benötigte Tankölmenge reduziert. Zusammen mit dem von dem Hydraulikmotor 30 zurückfließenden Öl ergibt sich eine Überschussölmenge auf der Saugseite der Primärpumpe 28, wodurch deren Standzeit verbessert wird. Um die Vorspannung auf der Saugseite der Pumpe zu begrenzen, wird gegebenenfalls überschüssiges Öl über das Rückschlagventil 52 zum Tank 50 geleitet. Somit ist auch ein Ölaustausch im Primärkreislauf 26 gewährleistet.
Die Festdrossel 64 stromab von der Abzweigung des Druckbegrenzungsventils 58 sorgt auch bei variierende Dieseldrehzahl für einen konstanten Ölstrom zum Steuer- bzw. Proportionalventil 66 und zu dem Pumpenregler 32. Mittels des relativ kleinen, als Standardkomponente ausgeführten Proportionalventils 66 lässt sich der Stelldruck auf den Pumpenregler stufenlos einstellen. Entsprechend wird der Schwenkwinkel der Primärpumpe 28 und somit die Bandgeschwindigkeit reguliert. Zur Notbetätigung ist auch eine manuelle Verstellung des Proportionalventils 66 möglich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19814536 A [0002, 0022]

Claims

Hydraulisches Antriebssystem für einen Bandförderer (12) insbesondere auf einem fahrbaren Fördergerät (10) mit – einer in einem hydraulischen Primärkreis (26) angeordneten, motorisch angetriebenen Primärpumpe (28) zum Fördern von Hydraulikflüssigkeit, – einem über den Primärkreis (26) mit Hydraulikflüssigkeit versorgten Hydraulikmotor (30) zum Antrieb des Bandförderers (12), – einer den Hydraulikflüssigkeitsstrom in dem Primärkreis (26) beeinflussenden Steuereinrichtung zur Steuerung der Bandgeschwindigkeit des Bandförderers (12), dadurch gekennzeichnet, dass – die Primärpumpe (28) als Verstellpumpe einen Pumpenregler (32) zur Regulierung des geförderten Hydraulikflüssigkeitsstroms aufweist, – die Steuereinrichtung eine mittels einer Hilfspumpe (54) betriebene hydraulische Steuerschaltung (24) zur Beaufschlagung des Pumpenreglers (32) mit einem einstellbaren Stelldruck umfasst.
Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärpumpe (28) druckseitig über eine Druckleitung (38) des Primärkreises (26) frei von Ventilen direkt mit dem Hydraulikmotor (30) verbunden ist.
Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärpumpe (28) in einem geschlossenen Primärkreis (26) angeordnet ist, wobei der Hydraulikmotor (30) ausgangsseitig über eine Rücklaufleitung (42) direkt mit dem Saugeingang der Primärpumpe (28) verbunden ist.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckbegrenzungsventil (44) zur Überdruckabsicherung des Primärkreises (26) in einer von der Druckseite der Primärpumpe (28) abzweigenden Abzweigleitung (46) angeordnet ist.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugeingang der Primärpumpe (28) über eine Zuführleitung (48) mit einem drucklosen Vorratsbehälter (50) für Hydraulikflüssigkeit verbunden ist, und dass in der Zuführleitung (48) ein in Richtung auf die Primärpumpe (28) vorgespanntes Rückschlagventil (52) angeordnet ist.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärpumpe (28) über einen Motor (29) des Fördergeräts (10), insbesondere einen Elektromotor oder Verbrennungsmotor mit gegebenenfalls veränderlicher Drehzahl angetrieben ist.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikmotor (30) einen mit einer Antriebsrolle (31) eines insbesondere teleskopierbaren Förderbands des Bandförderers (12) gekoppelten Abtrieb aufweist.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die als Konstantpumpe ausgebildete Hilfspumpe (54) zusammen mit der Primärpumpe (28) über einen gemeinsamen Antriebstrang motorisch angetrieben ist.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (24) ein Druckbegrenzungsventil (58) zur definierten Begrenzung des Ausgangsdrucks der Hilfspumpe (54) aufweist, und dass das Druckbegrenzungsventil (58) in einer Verbindungsleitung (60) zwischen dem Druckausgang der Hilfspumpe (54) und der Saugeingang der Primärpumpe (28) angeordnet ist.
Antriebssystem nach Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (24) ein über ein elektrisches Steuergerät (68) entsprechend einer Sollwert-Vorgabe ansteuerbares Proportionalventil (66) zur Einstellung des Stelldrucks an dem Pumpenregler (32) aufweist.
Antriebssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfspumpe (54) druckseitig über eine Steuerleitung (62) mit dem Pumpenregler (32) der Primärpumpe (28) verbunden ist und das Proportionalventil (66) in einer von der Steuerleitung (62) abzweigenden und zu einem Vorratsbehälter (50) führenden Abzweigleitung (70) angeordnet ist.
Antriebssystem nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Proportionalventil (66) ein Stellglied zur manuellen Verstellung für einen Notbetrieb aufweist.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (24) eine dem Druckausgang der Hilfspumpe (54) nachgeordnete festeingestellte Drossel (64) zur Lieferung eines konstanten Hydraulikflüssigkeitsstroms aufweist.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenregler (32) einen federgestützten, über die Steuerschaltung (24) mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagbaren Stellzylinder (34) zur Verstellung einer Schrägscheibe der Primärpumpe (28) umfasst.
Fahrbares Fördergerät (10) mit einem Bandförderer (12) und einem hydraulischen Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Antrieb eines Bandförderers (12) insbesondere auf einem fahrbaren Fördergerät (10) mit folgenden Schritten – Fördern von Hydraulikflüssigkeit in einem hydraulischen Primärkreis (26) mittels einer motorisch angetriebenen Primärpumpe (28), – Versorgen mindestens eines Hydraulikmotors (30) zum Antrieb des Bandförderers (12) mit Hydraulikflüssigkeit über den Primärkreis (26), – Steuern der Bandgeschwindigkeit des Bandförderers (12) durch Beeinflussung des Förderstroms in dem Primärkreis (26), gekennzeichnet durch – Beeinflussung des Förderstroms über einen Pumpenregler (32) der als Verstellpumpe ausgebildeten Primärpumpe (28), – Anlegen eines Stelldrucks an den Pumpenregler (32) über eine mittels einer Hilfspumpe (54) betriebene, von dem Primärkreis (26) gesonderte hydraulische Steuerschaltung (24).