DE102014204427A1

DE102014204427A1 - Maschine zur Förderung von Dickstoffen

Info

Publication number: DE102014204427A1
Application number: DE102014204427.8A
Authority: DE
Inventors: Tobias Huth; Peter Mögle
Original assignee: Putzmeister Engineering GmbH
Current assignee: Putzmeister Engineering GmbH
Priority date: 2014-03-11
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2015-09-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Maschine zur Förderung von Beton, Mörtel oder dergleichen Dickstoffen mit einem Verbrennungsmotor (10), insbesondere Dieselmotor sowie einer damit betriebenen Förderpumpe (14) für Dickstoff, einem der Förderpumpe (14) zur Dickstoffaufbereitung vorgeordneten Rührwerk (18) und einem von dem Verbrennungsmotor (10) angetriebenen Energiewandler (16) zur Versorgung des Rührwerks (18) mit Antriebsenergie. Erfindungsgemäß sind ein über den Energiewandler (16) aufladbarer und zum Betrieb des Rührwerks (18) entladbarer Speicher (22) und ein Laderegler (20) für den Speicher (22) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zur Förderung von Beton, Mörtel oder dergleichen Dickstoffen mit einem Verbrennungsmotor, insbesondere Dieselmotor sowie einer damit betriebenen Förderpumpe für Dickstoff, einem der Förderpumpe zur Dickstoffaufbereitung vorgeordneten Rührwerk und einem vom laufenden Verbrennungsmotor angetriebenen Energiewandler zur Versorgung des Rührwerks mit Antriebsenergie.
Derartige Betonfördermaschinen kommen vor allem als Autobetonpumpen zum Einsatz, um den auf der Baustelle benötigen Beton über einen Verteilermast an den Verarbeitungsort zu pumpen. Dabei sollte der von einem Fahrmischer gelieferte Frischbeton in einem der Betonpumpe vorgeordneten Aufgabebehälter mittels des Rührwerks kontinuierlich durchmischt werden, um ein Absetzen von Feststoffbestandteilen zu vermeiden. Während der Pumppausen muss der Fahrmotor bzw. Dieselmotor der Autobetonpumpe somit dauerhaft laufen, um den Rührwerkbetrieb sicherzustellen. Dabei wird er in einem ungünstigen Arbeitspunkt betrieben, was unnötigen Kraftstoffverbrauch zur Folge hat.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die im Stand der Technik bekannten Maschinen weiter zu verbessern und mit einfachen Mitteln eine bedarfsgerechte und energetisch vorteilhafte Betriebsweise zu ermöglichen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, eine Art von Hybridantrieb an dem Rührwerk und ggf. weiteren Nebenaggregaten einzusetzen. Dementsprechend werden erfindungsgemäß ein über den Energiewandler aufladbarer und zum Betrieb des Rührwerks entladbarer Speicher und ein Laderegler für den Speicher vorgeschlagen. Damit können die Leistungsbereitstellung durch den Verbrennungsmotor und die Leistungsabnahme am Rührwerk voneinander entkoppelt werden. Somit kann der Verbrennungsmotor in einem verbrauchsgünstigen Betriebspunkt und damit unter Einsparung von Kraftstoff durch Vermeidung von Teillastbetrieb arbeiten, unabhängig von der Lastabnahme durch die Betonpumpe. Die Erfindung ist einsetzbar bei allen stationären oder mobilen Dickstoff-Fördermaschinen, insbesondere Betonpumpen, Betonspritzmaschinen (z. B. Tunnelbetoniermaschinen) und Mörtelmaschinen.
Vorteilhafterweise sind der Energiewandler als Hydraulikpumpe und der Speicher als Hydrospeicher ausgebildet. Alternativ ist es auch möglich, dass der Energiewandler als Lichtmaschine und der Speicher als Batterie ausgebildet sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung sieht vor, dass das Rührwerk über einen mit dem Speicher und/oder dem Energiewandler verbindbaren Hydromotor oder Elektromotor antreibbar ist, wobei die Leistungswandlung symmetrisch zu der generatorischen Seite ausgestaltet sein sollte.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung ist der Laderegler zum Start/Stopp-Betrieb des Verbrennungsmotors ausgebildet, wobei der Speicher unter Vermeidung von Teillastbetrieb des Verbrennungsmotors und damit verbrauchsgünstig aufladbar ist.
Um den Betrieb besonders einfach zu kontrollieren, ist es günstig, wenn der Laderegler eine Zwei-Punkt-Regeleinheit aufweist.
Vorteilhaft ist es auch, wenn der Speicher im Stillstand der Dickstoff-Förderpumpe bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor entladbar ist.
Weitere Gebrauchsvorteile lassen sich dadurch erzielen, dass parallel zu dem Rührwerk mindestens ein weiteres Aggregat, insbesondere eine Wasserpumpe oder ein Hochdruckreiniger an den Speicher angeschlossen ist.
Um die Aufbereitung des Dickstoffes bzw. Betons zu optimieren, ist es von Vorteil, wenn das Rührwerk über eine Kontrolleinheit vorzugsweise in Abhängigkeit von der Rührwerksdrehzahl intermittierend mit dem Speicher und/oder dem Energiewandler verbindbar ist.
Eine weitere Verbesserung in der Rührwerksteuerung kann dadurch erreich werden, dass eine Drossel parallel zu einem Antrieb des Rührwerks geschaltet ist, so dass starke Drehzahlschläge vermieden werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
1 eine hydraulische Schaltungsanordnung einer Autobetonpumpe mit aufladbarem Hydrospeicher,
2 eine elektrische Schaltungsanordnung einer Autobetonpumpe mit Speicherbatterie;
3 ein Zeitdiagramm verschiedener Betriebsparameter der Autobetonpumpe nach 1.
Der in 1 gezeigte Schaltungsanordnung umfasst einen Dieselmotor 10, eine Primärpumpe 12 für die Hydraulikversorgung einer beispielsweise als Zweizylinder-Kolbenpumpe ausgebildeten Beton-Förderpumpe 14, eine Sekundärpumpe 16 als Energie- bzw. Leistungswandler für ein Rührwerk 18 und ggf. weitere Nebenaggregate und einen mittels Laderegler 20 betreibbaren Hydrospeicher 22 zwischen Sekundärpumpe 16 und Rührwerk 18 zur Entkopplung der Leistungsbereitstellung von der Beton-Förderpumpe 14, so dass ein Teillastbetrieb des Dieselmotors 10 vermeidbar ist.
Die in eine ggf. über einen Mast geführte Betonleitung fördernde Beton-Förderpumpe 14 ist eingangsseitig an einen Aufgabebehälter angeschlossen, in welchem das Rührwerk 18 auch während Pumppausen fortlaufend gedreht werden sollte, um das Absetzen von festen Bestandteilen in dem aufgegebenen Beton zu verhindern. Für den Drehantrieb des Rührwerks 18 ist ein Hydromotor 24 vorgesehen, dessen Drehzahl mittels eines Drehzahlreglers 26 kontrollierbar ist.
Die Leistungsversorgung des Rührwerks 18 ist über verschiedene Wegeventile 28, 30, 32, 34 steuerbar, deren Funktion im Folgenden erläutert wird. Ein erstes Wegeventil 28 schließt in der gezeigten federzentrierten Sperrstellung die Sekundärpumpe 16 kurz. In der Schaltstellung I wird Drucköl in den Rührwerkskreis 36 eingespeist, während in der Schaltstellung II andere Nebenabtriebe 37 versorgt werden können.
Das zweite Wegeventil 30 verbindet in der Schaltstellung den Speicher 22 mit dem Rührwerkskreis 36, während in der gezeigten Sperrstellung der Speicher 22 abgetrennt bleibt.
Das dritte Wegeventil 32 dient als Stellglied des Drehzahlreglers 26, um in der Schaltstellung I den Hydromotor 24 intermittierend bzw. intervallweise zu betreiben und ansonsten abzusperren.
Das vierte Wegeventil 34 ermöglicht durch seine beiden Schaltstellungen eine Drehrichtungsumkehr des Hydromotors 24 und entsprechend des Rührwerks 18.
Der Laderegler 20 sorgt für die Aufladung des Speichers 22 während der Pumppausen der Dickstoff-Förderpumpe 20. Zu diesem Zweck ist eine Zwei-Punkt-Regeleinheit 38 vorgesehen, die eingangsseitig über einen Druckfühler 40 den Speicherdruck erfasst und bei einer unteren Druckschwelle den Dieselmotor 10 startet und bei einer oberen Druckschwelle wieder stoppt. Somit ist es möglich, den Speicher 22 im Start-Stopp-Betrieb des Dieselmotors 22 unter Volllast aufzuladen und in den Abschaltphasen wieder zu entladen.
2 zeigt eine mit elektrischer Energie arbeitende Schaltungsvariante, bei der funktionsgleiche oder ähnliche Teile mit denselben Bezugszeichen wie vorstehend beschrieben versehen sind. Als Energiewandler 16 ist eine Lichtmaschine 16 des Dieselmotors 10 vorgesehen, während der Speicher 22 durch eine Batterie und der Anrieb des Rührwerks 18 durch einen Elektromotor 24 verwirklicht ist. Die Maschinensteuerung 20 ermöglicht den Start-Stopp-Betrieb des Dieselmotors 10 und die Vorgabe einer Solldrehzahl für eine Kontrolleinheit 26 zur Steuerung des Elektromotors 24. Parallel dazu können weitere Hilfsaggregate, beispielsweise eine Wasserpumpe 42 oder ein Hochdruckreiniger 44 über die Batterie 22 gepuffert mit elektrischer Energie versorgt werden.
Wie anhand 3 erläutert, kann die Schaltungsanordnung nach 1 während der Pumppausen der Dickstoffpumpe 14 durch eine geeignete Ventilsteuerung in einem Speicherbetrieb genutzt werden. Im Ausgangszustand ist der Speicher 22 auf einen gegebenen Druck p-Speicher geladen. Ventil 28 befindet sich in Sperrstellung, Ventil 30 in Schaltstellung I und Ventil 32 in Schaltstellung 0. Der Dieselmotor 10 ist abgeschaltet. Demzufolge sinkt die Drehzahl n-Rührwerk ab, bis der Drehzahlfühler 46 eine vorgegebene untere Schwelle erfasst und den Drehzahlregler 26 aufschaltet. Dieser steuert als Zweipunktregler das Ventil 32 in die Durchlassstellung I, wobei der Hydromotor 24 mit Drucköl aus dem Speicher 22 beaufschlagt wird. Dabei werden Druckspitzen durch eine parallel zu dem Hydromotor 24 geschaltete Drossel 48 vermieden, so dass die Rührwerksdrehzahl nicht schlagartig ansteigt. Der Speicher 22 wird sodann entladen, bis der Drehzahlregler 26 das Ventil 32 bei Erreichen einer oberen Drehzahlschwelle wieder sperrt. Dieser Vorgang wiederholt sich zyklisch unter Entladung des Speichers 22. Bei Erreichen einer unteren Speicherdruckschwelle schaltet der Laderegler den Dieselmotor 10 mit gewünschter Lastdrehzahl ein, wobei Ventil 28 in Schaltstellung I eine Aufladung des Speichers 22 bis zu einer oberen Druckschwelle ermöglicht. Sodann wird der Dieselmotor 10 wieder abgeschaltet und der oben beschriebene Ablauf wiederholt.
Eine solche Ablaufsteuerung lässt sich auf die Schaltungsanordnung nach 2 in analoger Weise übertragen, ohne dass es hierzu für den Fachmann weitergehender Erläuterungen bedarf.

Claims

Maschine zur Förderung von Beton, Mörtel oder dergleichen Dickstoffen mit einem Verbrennungsmotor (10), insbesondere Dieselmotor sowie einer damit betriebenen Förderpumpe (14) für Dickstoff, einem der Förderpumpe (14) zur Dickstoffaufbereitung vorgeordneten Rührwerk (18) und einem von dem Verbrennungsmotor (10) angetriebenen Energiewandler (16) zur Versorgung des Rührwerks (18) mit Antriebsenergie, gekennzeichnet durch einen über den Energiewandler (16) aufladbaren und zum Betrieb des Rührwerks (18) entladbaren Speicher (22) und einen Laderegler (20) für den Speicher (22).
Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiewandler (16) als Hydraulikpumpe und der Speicher (22) als Hydrospeicher ausgebildet sind.
Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiewandler (16) als Lichtmaschine und der Speicher (22) als Batterie ausgebildet sind.
Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührwerk (18) über einen mit dem Speicher (22) und/oder dem Energiewandler (16) verbindbaren Hydromotor oder Elektromotor (24) antreibbar ist.
Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Laderegler (20) zum Start/Stopp-Betrieb des Verbrennungsmotors (10) ausgebildet ist, wobei der Speicher (22) unter Vermeidung eines Teillastbetriebs des Verbrennungsmotors (10) aufladbar ist.
Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Laderegler (20) eine Zwei-Punkt-Regeleinheit (38) aufweist.
Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (22) im Stillstand der Dickstoff-Förderpumpe (14) entladbar ist.
Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu dem Rührwerk (18) mindestens ein weiteres Aggregat, insbesondere eine Wasserpumpe (42) oder ein Hochdruckreiniger (44) an den Speicher (22) angeschlossen ist.
Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührwerk (18) über eine Kontrolleinheit (26) vorzugsweise in Abhängigkeit von der Rührwerksdrehzahl intermittierend mit dem Speicher (22) und/oder dem Energiewandler (16) verbindbar ist.
Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drossel (34) parallel zu einem Antrieb des Rührwerks (18) geschaltet ist.