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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Kolbenpumpe mit einem Differentialzylinderantrieb mit mindestens zwei Differentialzylindern zum Antrieb von mindestens zwei in Förderzylindern beweglichen Förderkolben, wobei jeder Förderkolben über einen zugeordneten Differentialzylinder des Differentialzylinderantriebs angetrieben ist, mit einer Hydraulikschaltung zur Steuerung des Differentialzylinderantriebs, wobei die Hydraulikschaltung mindestens eine Haupthydraulikpumpe zum Antrieb, d.h. zur Beaufschlagung der Differentialzylinder mit Hydraulikfluid aufweist, umfassend folgende zyklisch durchlaufene Schritte:
- - Ansaugung von zu förderndem Gut mittels eines ersten Förderzylinders durch Antrieb des zugeordneten Differentialzylinders und gleichzeitiges Ausstoßen von zu förderndem Gut mittels eines zweiten Förderzylinders durch Antrieb des zugeordneten Differentialzylinders,
- - Vorkomprimierung des angesaugten Gutes mittels des ersten Förderzylinders durch Antrieb des zugeordneten Differentialzylinders und gleichzeitiges Ausstoßen des Gutes mittels des zweiten Förderzylinders durch Antrieb des zugeordneten Differentialzylinders,
- - Ausstoßen des Gutes mittels des ersten Förderzylinders durch Antrieb des zugeordneten Differentialzylinders und gleichzeitige Ansaugung von zu förderndem Gut mittels des zweiten Förderzylinders durch Antrieb des zugeordneten Differentialzylinders, und
- - Ausstoßen des Gutes mittels des ersten Förderzylinders durch Antrieb des zugeordneten Differentialzylinders und gleichzeitige Vorkomprimierung des angesaugten Gutes mittels des zweiten Förderzylinders durch Antrieb des zugeordneten Differentialzylinders. Außerdem betrifft die Erfindung eine Kolbenpumpe zur Durchführung des Verfahrens.
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Bei der Förderung von beispielsweise Beton werden regelmäßig Kolbenpumpen eingesetzt, die zwei Förderzylinder mit jeweils einem Kolben aufweisen. Die Zylinder beziehen die zu fördernde breiige Masse in einem Saughub beispielsweise aus einem Einfülltrichter und fördern danach die angesaugte breiige Masse in einem Pumphub in eine an die Kolbenpumpe angeschlossene Förderleitung. Dabei werden die Kolben der beiden Zylinder gegenläufig betrieben, um möglichst gleichmäßig breiige Masse in die Förderleitung zu fördern. Die Förderleitung einer solchen Pumpvorrichtung kann eine beachtliche Länge annehmen. Häufig ist sie Teil eines Kranauslegers und dient zur Förderung der breiigen Masse von dem Standort der Pumpvorrichtung zu entlegenen Enden der Baustelle. Die Länge der Förderleitung bringt mit sich, dass bereits kleinste Unterbrechungen des Förderflusses der breiigen Masse aufgrund der Massenträgheit zu erheblichen Schwenkbewegungen der Förderleitung führen. Man ist deshalb seit langem bestrebt, Pumpen und Verfahren zu entwickeln, die eine kontinuierliche Förderung der breiigen Masse erlauben.
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Die
US 3,749,525 A offenbart eine Pumpe, die zur Förderung von einem Fördergut unter Druck ausgebildet ist. Hierfür verfügt die Pumpe über jeweils den Förderzylindern zugeordnete Drehschieber, an denen drei Anschlussöffnungen wahlweise freigegeben oder geschlossen werden. Bei den drei Anschlussöffnungen handelt es sich um eine Einlassöffnung, die mit dem Förderzylinder verbunden ist, eine Auslassöffnung, die mit einer Förderleitung verbunden ist, und eine Einfüllöffnung, die mit einem Einfülltrichter verbunden ist. Die Drehschieber weisen mindestens drei Schaltstellungen auf und werden von einem Aktor simultan gegenläufig zueinander geschaltet. Während des gleichzeitigen Verschlusses von Einfüllöffnung und Auslassöffnung durch die beiden Drehschieber wird der kontinuierliche Förderstrom aus den Förderzylindern unterbrochen. Ein hierdurch hervorgerufener Druckabfall wird von einem Ausgleichszylinder ausgeglichen, der eine kontinuierliche Förderung in der Förderleitung auch beim periodischen Richtungswechsel der Förderkolben in den Förderzylindern sicherstellt. Nachteilig an einer solchen Lösung sind zum einen der aufwändige Aufbau mit einem dritten Zylinder und die komplizierte Ansteuerung der drei Zylinder, um eine kontinuierliche Förderung in der Förderleitung aufrechtzuerhalten.
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In der
US 3,279,383 A wird eine Pumpe beschrieben mit mindestens zwei Förderzylindern mit darin beweglichen Förderkolben, wobei jedem Förderzylinder jeweils ein Drehschieber zugeordnet ist, der ein Schiebergehäuse und ein darin um eine Drehachse drehbares Ventilglied aufweist, wobei das Schiebergehäuse mindestens drei Anschlussöffnungen aufweist. Bei den drei Anschlussöffnungen handelt es sich um eine Einlassöffnung, die mit dem Förderzylinder verbunden ist, eine Auslassöffnung, die mit einer Förderleitung verbunden ist, und eine Einfüllöffnung, die mit einem Einfülltrichter verbunden ist. Das Ventilglied verschließt oder gibt die Einfüllöffnung oder die Auslassöffnung in zwei Schaltstellungen wahlweise frei.
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Mittels Koordination der Bewegungen der zwei in den Förderzylindern beweglichen Förderkolben soll eine kontinuierliche Förderung von Fördergut in der Förderleitung aufrechterhalten werden. Da über die lediglich zwei Schaltstellungen der Drehschieber keine Vorkomprimierung des Förderguts in den Förderzylindern möglich ist, kommt es bei Öffnung der vollen Förderzylinder vor dem Pumpvorgang zu Unterbrechungen des Förderflusses der breiigen Masse, die aufgrund der Massenträgheit zu erheblichen Schwenkbewegungen der Förderleitung führen.
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Weitere Bestrebungen, eine kontinuierliche Förderung von Fördergut bei einer Zwei-Zylinder-Kolbenpumpe zu erreichen sind in
EP 2 387 667 B1 offenbart. Hier sind jedem Förderzylinder ein Einlassschieber und ein Auslassschieber zugeordnet. Die hier beschriebene Lösung hat den Vorteil, dass die Schieber sich unter optimalen Druckbedingungen öffnen und schließen lassen. Eine geeignete Hydraulikschaltung zum Antrieb der Förderkolben in den Förderzylindern wird hier jedoch nicht beschrieben.
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Auch die
EP 3 282 124 A1 offenbart eine Lösung für eine kontinuierliche Förderung von Fördergut bei einer Zwei-Zylinder-Kolbenpumpe. Hier ist jedem Förderzylinder ein Einlassschieber zugeordnet, und es ist ein Auslassschieber vorgesehen, der in drei Schaltstellungen geschaltet werden kann, wobei in einer mittleren Stellung eine gleichzeitige Förderung über die beiden Förderkolben in den Förderzylinder möglich ist.
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Eine Hydraulikschaltung zur Schaltung eines Differentialzylinderantriebs zum Antrieb der Förderkolben in den Förderzylindern einer Kolbenpumpe wird in
EP 0 808 422 B1 vorgeschlagen. Die hier offenbarten Differentialzylinder des Differentialzylinderantriebs treiben die in den Förderzylindern der Kolbenpumpe beweglichen Förderkolben im Pumpbetrieb der Kolbenpumpe an. Hierzu werden die Differentialzylinder von der vorgeschlagenen Hydraulikschaltung mit einem Hydraulikfluidstrom aus einer Haupthydraulikpumpe beaufschlagt. Die Haupthydraulikpumpe sorgt für den Antrieb der Differentialzylinder bei Ansaugung von zu förderndem Gut in die Förderzylinder und beim Ausstoßen von angesaugtem Gut aus den Förderzylindern. Zusätzlich ist in der vorgeschlagenen Hydraulikschaltung eine weitere Hydraulikpumpe vorgesehen, welche die Differentialzylinder bei einer Vorkomprimierung von zu förderndem Gut in den Förderzylindern mit Hydraulikfluid über die Hydraulikschaltung beaufschlagt. Nachteilig an der hier beschriebenen Lösung ist, dass der Druck der Haupthydraulikpumpe den Druck der Zusatzhydraulikpumpe übertrifft. Auf diese Weise kann keine ausreichende Vorkomprimierung in den Förderzylindern der Kolbenpumpe stattfinden, da der geringere Druck der Zusatzhydraulikpumpe nicht ausreicht, um eine Vorkomprimierung des Förderguts in den Förderzylindern zu erreichen, die bei Umschaltung in den Pumpvorgang zum Ausstoßen des Förderguts aus dem Förderzylinder ein Zurücksacken von Fördergut aus der Förderleitung, durch die weitere Komprimierung von Fördergut in dem Förderzylinder, und hierdurch hervorgerufene Schwingungen verhindert. Außerdem lassen sich über das vorgeschlagene Zweiwegeventil an den Antriebsleitungen zwischen Haupthydraulikpumpe und den Differentialzylindern des Differentialzylinderantriebs, die Förderkolben der Förderzylinder nur abrupt zum Ausstoßen von angesaugtem Fördergut umschalten. Mit der abrupten Beaufschlagung der Differentialzylinder des Differentialzylinderantriebs durch die Haupthydraulikpumpe werden weitere Schwingungen der Förderleitung hervorgerufen. In einer Ausgestaltung wird zudem vorgeschlagen die Differentialzylinder des Differentialzylinderantriebs über separate Hydraulikpumpen anzutreiben. Hier gestaltet sich jedoch insbesondere die zeitliche Abstimmung bei der Schaltung der Steuerventile und der Antriebsleistung der zwei separaten Hydraulikpumpen als schwierig. Eine kontinuierliche Förderung von Fördergut mit einer Kolbenpumpe ist mit den hier vorgeschlagenen Hydraulikschaltungen für den Differentialzylinderantrieb somit nicht möglich.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Betrieb einer Kolbenpumpe mit einem über eine Hydraulikschaltung angesteuerten Differentialzylinderantrieb anzugeben, das eine einfache, fehlerunanfällige und gleichmäßige, d.h. kontinuierliche Förderung ermöglicht. Außerdem soll eine vereinfachte Kolbenpumpe geschaffen werden, die eine kontinuierliche Förderung von Fördergut mit gegenläufig arbeitenden Förderkolben in den Förderzylindern bietet.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Betrieb einer Kolbenpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Dadurch, dass zur Vorkomprimierung des angesaugten Gutes in dem einem Förderzylinder der zugeordnete Differentialzylinder und zum gleichzeitigen Ausstoß des Gutes aus dem anderen Förderzylinders der zugeordnete Differentialzylinder über die Hydraulikschaltung von der Haupthydraulikpumpe mit Gleichdruck beaufschlagt werden, kann eine Kolbenpumpe zur kontinuierlichen Förderung von Fördergut betrieben werden. Mit der gleichzeitigen Beaufschlagung der Differentialzylinder in Ausstoßrichtung (zur Vorkomprimierung bzw. zum Ausstoßen von Gut) durch einen gleichen von der Haupthydraulikpumpe zur Verfügung gestellten Druck ist die Angleichung der Druckniveaus in den Förderzylindern bei der Vorkomprimierung besonders einfach möglich. Die Beaufschlagung mit Gleichdruck von der gleichen Druckquelle sorgt in der Vorkomprimierung für eine einfache Anpassung der Druckverhältnisse im Förderzylinder an die Druckverhältnisse in der Förderleitung. Mit der Anpassung der Druckverhältnisse kann sehr einfach eine kontinuierliche Förderung von Fördergut durch eine Zweizylinderkolbenpumpe erreicht werden, bei der ein Zurücksacken von Fördergut in der Förderleitung und damit Schwingungen der Förderleitung wirksam verhindert werden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale auch in beliebiger und technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und somit weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass nach der Vorkomprimierung des angesaugten Gutes mittels eines Förderzylinders durch Antrieb des jeweils zugeordneten Differentialzylinders über die Hydraulikschaltung ein Ausstoßen des Gutes mittels des ersten und des zweiten Förderzylinders gleichzeitig durch parallelen Antrieb der zugeordneten Differentialzylinder erfolgt, bevor wieder eine Ansaugung von zu förderndem Gut mittels eines Förderzylinders durch Antrieb des jeweils zugeordneten Differentialzylinders über die Hydraulikschaltung folgt. Über den parallelen Antrieb der zugeordneten Differentialzylinder kann ein gleichzeitiges Ausstoßen von Fördergut über beide Förderkolben der Kolbenpumpe erreicht werden. Mit der parallelen Förderung aus beiden Förderzylindern kann ein fließender Übergang bei der Übergabe des von der Kolbenpumpe erzeugten Förderstroms in der Förderleitung zwischen den beiden Förderzylindern eingerichtet werden.
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Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, die vorsieht, dass die Haupthydraulikpumpe zum Antrieb der Differentialzylinder bei Ansaugung von zu förderndem Gut in die Förderzylinder und Ausstoßen von angesaugtem Gut aus den Förderzylindern dient, und die Hydraulikschaltung eine Zusatzhydraulikpumpe zum Antrieb der Differentialzylinder bei einer Vorkomprimierung von zu förderndem Gut in den Förderzylindern durch die Förderkolben zwischen Ansaugung von zu förderndem Gut in die Förderzylinder und Ausstoßen von vorkomprimiertem Gut aus den Förderzylindern aufweist, wobei die Vorkomprimierung in mindestens zwei Phasen aufgeteilt ist, wobei in einer ersten Phase die Zusatzhydraulikpumpe und die Haupthydraulikpumpe eine Vorkomprimierung des angesaugten Gutes in den Förderzylindern durch Antrieb der Differentialzylinder bewirken und in einer zweiten, nachfolgenden Phase nur die Haupthydraulikpumpe die Vorkomprimierung des angesaugten Gutes in den Förderzylindern durch Antrieb der Differentialzylinder bewirkt. In der ersten Phase der Vorkomprimierung werden in der Regel große Mengen an Hydraulikfluid benötigt, um das Fördergut in den Förderzylindern vorzukomprimieren. Insbesondere wenn der Füllgrad des Förderzylinders am Ende der Ansaugung gering ist, das bedeutet, der ansaugende Förderzylinder neben Dickstoff auch mit Luft gefüllt ist, reicht die zur Vorkomprimierung vorgesehene Zeitspanne und der verfügbare Hydraulikdruck oft nicht aus, um die Vorkomprimierung in einer Weise durchzuführen, dass das vorkomprimierte Gut mit dem gleichen Druck, wie das Fördergut im ausstoßenden Förderzylinder beaufschlagt ist. Hierdurch hervorgerufene Druckschwankungen in der Förderleitung verhindern eine kontinuierliche Förderung. An dieser Stelle setzt die Erfindung an, indem in der ersten Phase zur Vorkomprimierung die Hydraulikschaltung die Differentialzylinder durch die Haupthydraulikpumpe und eine Zusatzhydraulikpumpe mit Hydraulikfluid beaufschlagt. Zu Beginn der Vorkomprimierung ist in der Regel nur die angesaugte Luft im Förderzylinder zu komprimieren. Für die erste Phase der Vorkomprimierung reicht daher ein geringer Hydraulikdruck aus, dafür ist unter Umständen ein längerer Kolbenweg zurückzulegen, das heißt, es ist auch ein größeres Hydraulikfluidvolumen für diese erste Phase der Vorkomprimierung vorzusehen. Um in dieser ersten Phase nicht zu viel Hydraulikfluidvolumen von der Haupthydraulikpumpe abzuzweigen und hierdurch Förderdruckschwankungen in der Förderleitung hervorzurufen, wird die Zuschaltung einer Zusatzhydraulikpumpe vorgeschlagen. Für diesen Zweck reicht grundsätzlich eine Hydraulikpumpe aus, die ein ausreichendes Fördervolumen hat. Der von der Zusatzhydraulikpumpe bereitgestellte Öldruck muss dagegen nicht allzu hoch sein, insbesondere muss er nicht den hohen Druck des ausstoßenden Förderzylinders erreichen. In der vorgesehenen Hydraulikschaltung ist für diesen Zweck eine zusätzliche Hydraulikpumpe vorgesehen, die zumindest in der ersten Phase der Vorkomprimierung zusammen mit der Haupthydraulikpumpe die Differentialzylinder zur Komprimierung des Fördergutes in den Förderzylindern antreibt. Die erste Phase der Vorkomprimierung ist abgeschlossen, wenn die Zusatzhydraulikpumpe nicht mehr zur Erhöhung des Druckniveaus im Förderzylinder beiträgt. Wenn die erste Phase der Vorkomprimierung abgeschlossen ist, muss der Druck des Fördergutes in den Förderzylindern noch auf das Druckniveau in der Förderleitung angehoben werden. Den hierfür notwendigen Hydraulikdruck kann die Haupthydraulikpumpe zur Verfügung stellen, ohne dass es zu einem Einbruch des Hydraulikdrucks am zugeordneten Differentialzylinder des gleichzeitigen fördernden Förderzylinders kommt, weil die benötigte Ölmenge in dieser zweiten Phase gering ist. Dadurch, dass in dieser zweiten Phase der Vorkomprimierung nur die Haupthydraulikpumpe die Differentialzylinder des Differentialzylinderantriebs zum Antrieb der Förderkolben in den Förderzylindern beaufschlagt, kann das Druckniveau bei der Vorkomprimierung in dem einen Förderzylinder einfach an das Druckniveau des bereits fördernden Förderzylinders, und damit an das Druckniveau in der Förderleitung angepasst werden. Über diese in zwei Phasen aufgeteilte Vorkomprimierung kann sehr einfach eine kontinuierliche Förderung von Fördergut durch eine Zweizylinderkolbenpumpe erreicht werden, bei der ein Zurücksacken von Fördergut in der Förderleitung und damit Schwingungen der Förderleitung wirksam verhindert werden.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführung der Erfindung bezieht sich darauf, dass sich durch die Beaufschlagung von Gleichdruck durch die Haupthydraulikpumpe zum Ende der zweiten Phase der Vorkomprimierung ein Gleichdruck in den Differentialzylindern einstellt, bevor von der Hydraulikschaltung mit dem Ausstoßen von vorkomprimierten Gut aus dem Förderzylinder, der die Vorkomprimierung abgeschlossen hat, begonnen wird. Mit der Einstellung von Gleichdruck zum Ende der zweiten Phase in der Vorkomprimierung können somit Druckverhältnisse in den Förderzylindern erzeugt werden, die ein Nachsacken von Fördergut aus der Förderleitung und damit Schwingungen der Förderleitung zu Beginn des Ausstoßes von vorkomprimiertem Fördergut verhindern.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass die Differentialzylinder zur Beschleunigung der Ansaugung von zu förderndem Gut in die Förderzylinder zusätzlich von der Zusatzhydraulikpumpe zum Antrieb der Förderkolben von der Hydraulikschaltung bei der Ansaugung beaufschlagt werden. Mit der Beschleunigung der Ansaugung durch die Zusatzhydraulikpumpe kann der Ansaugvorgang der Förderkolben schneller erfolgen als der Pumpvorgang, so dass die Zeit für die Vorkomprimierung von Fördergut in den Förderzylindern und vorzugsweise auch die Zeit der parallelen Förderung durch beide Förderzylinder ausgeglichen werden kann. Mit der Verwendung der Zusatzhydraulikpumpe während der Vorkomprimierung und während der Ansaugung kann eine Hydraulikpumpe für zwei verschiedene Aufgaben gleichzeitig genutzt werden, sodass hier nur eine zusätzliche Pumpe für die beschleunigte Ansaugung und die verbesserte Vorkomprimierung erforderlich ist.
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Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass die zusätzliche Beaufschlagung der Differentialzylinder zur Beschleunigung der Ansaugung von zu förderndem Gut in die Förderzylinder von der Zusatzhydraulikpumpe an stangenseitigen Wirkflächen von Differentialkolben der Differentialzylinder erfolgt, wobei die Stangenseiten der Differentialkolben über eine Schaukelleitung verbunden sind, die von der Hydraulikschaltung mit der Zusatzhydraulikpumpe zur Beaufschlagung mit Hydraulikfluid verbunden wird. Mit der Beaufschlagung der Differentialzylinder an den stangenseitigen Wirkflächen der Differentialkolben kann sehr einfach eine zusätzliche Beschleunigung bei der Ansaugung durch die Zusatzhydraulikpumpe erreicht werden. Hierzu beaufschlagt die Zusatzhydraulikpumpe vorteilhafterweise die Schaukelleitung, welche die Stangenseiten der Differentialkolben miteinander verbindet.
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Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, die vorsieht, dass die Differentialzylinder zum Antrieb der Förderkolben beim Ausstoßen von zu förderndem Gut aus den Förderzylindern von der Haupthydraulikpumpe an kolbenseitigen Wirkflächen der Differentialkolben durch die Hydraulikschaltung beaufschlagt werden. Bei stangenseitiger Beaufschlagung der Differentialkolben mit Hydraulikfluid zur Beschleunigung der Ansaugung durch die Zusatzhydraulikpumpe ist es von besonderem Vorteil, wenn die Differentialzylinder zum Antrieb der Förderkolben beim Ausstoßen von zu förderndem Gut aus den Förderzylindern an den kolbenseitigen Wirkflächen der Differentialkolben von der Haupthydraulikpumpe beaufschlagt werden. Mit der beidseitigen Beaufschlagung der Differentialkolben über die Haupthydraulikpumpe und die Zusatzhydraulikpumpe, welche an der Schaukelleitung zusätzliches Hydraulikfluid einspeist, kann einfach und wirksam die Ansaugung von zu förderndem Gut beschleunigt werden. Neben dem Schaukelöl aus der Stangenseite des einen Differentialzylinders wird die Stangenseite des anderen Differentialzylinders hierzu mit zusätzlichem Hydraulikfluid von der Zusatzhydraulikpumpe beaufschlagt. Hierdurch lässt sich auf einfache Weise eine besonders wirksame Beschleunigung des Ansaugvorganges realisieren.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Zusatzhydraulikpumpe während der ersten Phase der Vorkomprimierung einen höheren Volumenstrom an Hydraulikfluid, aber einen geringeren Druck gegenüber der Haupthydraulikpumpe über die Hydraulikschaltung zum Antrieb der Differentialzylinder zur Verfügung stellt. Über den höheren Volumenstrom an Hydraulikfluid, den die Zusatzhydraulikpumpe während der ersten Phase der Vorkomprimierung für den Antrieb der Differentialzylinder zur Verfügung stellt, kann eine schnelle Komprimierung des aufgenommenen Fördergutes in den Förderzylindern auch bei geringem Füllgrad bewirkt werden, ohne dass der Förderdruck in der Förderleitung einbricht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Rückschlagventil in der Hydraulikschaltung schließt, sobald bei der Vorkomprimierung ein Druck ansteht, der höher ist als der von der Zusatzhydraulikpumpe zur Verfügung gestellte Druck, wobei das Schließen des Rückschlagventils den Übergang von der ersten Phase der Vorkomprimierung zur zweiten Phase der Vorkomprimierung darstellt. Mit dem Schließen des Rückschlagventils in der Hydraulikschaltung kann auf einfache Weise die erste Phase der Vorkomprimierung abgeschlossen werden, indem die Zusatzhydraulikpumpe aufhört, die Differentialzylinder des Differentialzylinderantriebs zur Vorkomprimierung anzutreiben. Sobald bei der Vorkomprimierung ein Druck an dem Rückschlagventil ansteht, der höher ist als der von der Zusatzhydraulikpumpe zur Verfügung gestellte Druck, schließt das Rückschlagventil und die Vorkomprimierung wird von der Haupthydraulikpumpe in der zweiten Phase abgeschlossen.
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Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, die vorsieht, dass die Zusatzhydraulikpumpe das Rückschlagventil während der Beaufschlagung der Differentialzylinder in der ersten Phase der Vorkomprimierung aufdrückt. Durch das Aufdrücken des Rückschlagventils in der ersten Phase der Vorkomprimierung kann die Zusatzhydraulikpumpe sehr einfach ihren Beitrag zum Antrieb der Differentialzylinder während der Vorkomprimierung leisten.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass Antriebsleitungen zwischen den Differentialzylindern und der Haupthydraulikpumpe über Proportionalventile regelbar sind, wobei die Proportionalventile zum Ende der zweiten Phase der Vorkomprimierung nach Erreichen des Gleichdruckes in den Differentialzylindern langsam zum Ausstoßen von vorkomprimierten Gut aus den Förderzylindern geöffnet werden und langsam nach dem Ausstoßen von zu förderndem Gut aus den Förderzylindern geschlossen werden. Mit dem langsamen Öffnen der Proportionalventile kann ein besonders sanfter Übergang zwischen Vorkomprimierung und Ausstoßen des vorkomprimierten Fördergutes realisiert werden. Auch das langsame Schließen der Proportionalventile stellt sicher, dass ein sanfter Übergang nach Beendigung des Pumpvorgangs in den Ansaugvorgang gewährleistet ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Differentialzylinder zur Vorkomprimierung von zu förderndem Gut in den Förderzylindern durch die Förderkolben von der Hydraulikschaltung durch die Zusatzhydraulikpumpe über ein Rückschlagventil der Hydraulikschaltung und gleichzeitig durch die Haupthydraulikpumpe über ein Stromregelventil der Hydraulikschaltung beaufschlagt werden. Mit der Beaufschlagung der Differentialzylinder über das Rückschlagventil kann sichergestellt werden, dass die Zusatzhydraulikpumpe in der ersten Phase der Vorkomprimierung zusätzliches Hydraulikfluid für die schnelle Kolbenbewegung zur Verfügung stellt. Die Beaufschlagung der Differentialzylinder von der Haupthydraulikpumpe über das Stromregelventil stellt sicher, dass nur ein definierter Volumenstrom von der Haupthydraulikpumpe zur Vorkomprimierung genutzt wird. Mit dem über das Stromregelventil begrenzten Volumenstrom lässt sich eine Vorkomprimierung auf das Druckniveau in der Förderleitung realisieren, ohne dass es in der Förderleitung durch die Vorkomprimierung über die Haupthydraulikpumpe zu nennenswerten Druckschwankungen kommt. Damit ist auf einfache Weise eine Anhebung des Druckniveaus in den Förderzylindern durch die Vorkomprimierung des Fördergutes auf das Druckniveau in der Förderleitung möglich. Dies verhindert ein Zurücksacken von Fördergut in der Förderleitung wirksam, wodurch Schwingungen der Förderleitung verhindert werden.
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Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, die vorsieht, dass während der Vorkomprimierung von zu förderndem Gut in dem einen Förderzylinder der andere Förderzylinder zum Ausstoßen von zu förderndem Gut über den zugeordneten Differentialzylinder angetrieben wird, wobei dieser Differentialzylinder von der Hydraulikschaltung durch die Haupthydraulikpumpe mit Hydraulikfluid beaufschlagt wird, wobei die Hydraulikschaltung hierzu den Differentialzylinder von der Haupthydraulikpumpe über eine vor dem Stromregelventil abzweigende Antriebsleitung beaufschlagt. Über die vor dem Stromregelventil abzweigende Antriebsleitung kann der zugeordnete Differentialzylinder von der Haupthydraulikpumpe beim Ausstoßen von Fördergut aus dem Förderzylinder angetrieben werden, ohne dass die Abzweigung von Hydraulikfluid aus der Antriebsleitung zu nennenswerten Förderdruckschwankungen beim Ausstoß des Fördergutes in die Förderleitung führen.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführung der Erfindung bezieht sich darauf, dass zum gleichzeitigen Ausstoßen von zu förderndem Gut aus den Förderzylindern die zugeordneten Differentialzylinder parallel über separate Antriebsleitungen von der Haupthydraulikpumpe unter Umgehung des Stromregelventils von der Hydraulikschaltung beaufschlagt werden. Mit der Beaufschlagung der zugeordneten Differentialzylinder über separate Antriebsleitungen kann ein gleichzeitiger Ausstoß von Fördergut aus den Förderzylindern durch gleichzeitigen Antrieb der Differentialzylinder über die Haupthydraulikpumpe erreicht werden. Mit der Umgehung des Stromregelventils kann die Antriebsleistung der Haupthydraulikpumpe von der Hydraulikschaltung einfach zwischen den parallel angetriebenen Differentialzylindern aufgeteilt werden.
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Ferner ist Gegenstand der Erfindung eine zuvor und im Folgenden näher beschriebene Kolbenpumpe zur Durchführung des Verfahrens, mit einem Differentialzylinderantrieb mit mindestens zwei Differentialzylindern zum Antrieb von mindestens zwei in Förderzylindern beweglichen Förderkolben der Kolbenpumpe, wobei jeder Förderkolben über einen zugeordneten Differentialzylinder des Differentialzylinderantriebs zum Betrieb der Kolbenpumpe angetrieben ist, mit einer Hydraulikschaltung zur Steuerung des Differentialzylinderantriebs, wobei die Hydraulikschaltung mindestens eine Haupthydraulikpumpe zum Antrieb, d.h. zur Beaufschlagung der Differentialzylinder mit Hydraulikfluid aufweist, wobei die Differentialzylinder zumindest zeitweise gleichzeitig von der einen Haupthydraulikpumpe zum Antrieb der Förderkolben von der Hydraulikschaltung mit Gleichdruck beaufschlagbar sind. Mit der Beaufschlagung der zugeordneten Differentialzylinder durch einen gleichen, von der Haupthydraulikpumpe zur Verfügung gestellten Druck, ist, wie oben erläutert, die Angleichung der Druckniveaus in den Förderzylindern bei der Vorkomprimierung besonders einfach möglich. Die Beaufschlagung mit Gleichdruck von der gleichen Druckquelle sorgt in der Vorkomprimierung für eine einfache Anpassung der Druckverhältnisse im Förderzylinder an die Druckverhältnisse in der Förderleitung. Mit der Anpassung der Druckverhältnisse kann einfach und effektiv eine kontinuierliche Förderung von Fördergut durch die Kolbenpumpe erreicht werden, bei der ein Zurücksacken von Fördergut in der Förderleitung und damit Schwingungen der Förderleitung wirksam verhindert werden.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnungen, die Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen. Einander entsprechende Gegenstände oder Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
- 1 erfindungsgemäße Hydraulikschaltung,
- 2 bis 7 Hydraulikschaltung in verschiedenen Schaltstellungen und
- 8 Druckbegrenzungsschaltung für Zusatzhydraulikpumpe.
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In der 1 mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist ein Differentialzylinderantrieb 1 einer Hydraulikschaltung 4 zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe dargestellt. Der Differentialzylinderantrieb 1 umfasst mindestens zwei Differentialzylinder 2, 3 zum Antrieb von mindestens zwei in Förderzylindern beweglichen Förderkolben einer Kolbenpumpe. Jeder der Förderkolben wird über einen zugeordneten Differentialzylinder 2, 3 des Differentialzylinderantriebs 1 zum Betrieb der Kolbenpumpe angetrieben. Die Kolbenpumpe umfasst die Hydraulikschaltung 4 zur Schaltung des Differentialzylinderantriebs 1. Die Hydraulikschaltung 4 weist mindestens eine Haupthydraulikpumpe 5 zum Antrieb der Differentialzylinder 2, 3 bei Ansaugung von zu förderndem Gut in die Förderzylinder durch die Förderkolben auf. Das Ausstoßen von angesaugtem Gut aus den Förderzylindern durch die Förderkolben erfolgt ebenfalls durch Antrieb der Differentialzylinder 2, 3 über die Haupthydraulikpumpe 5. Die Hydraulikschaltung 4 verfügt außerdem über eine Zusatzhydraulikpumpe 6 zum Antrieb der Differentialzylinder 2, 3 bei einer Vorkomprimierung von zu förderndem Gut in den Förderzylindern durch die Förderkolben. Diese Vorkomprimierung erfolgt vorteilhafterweise zwischen Ansaugung von zu förderndem Gut in die Förderzylinder und dem Ausstoßen von vorkomprimierten Gut aus den Förderzylindern und sorgt für eine kontinuierliche Förderung von Fördergut durch die Kolbenpumpe. Die Zusatzhydraulikpumpe 6 kann auch zur Beschleunigung der Ansaugung von zu förderndem Gut in die Förderzylinder zusätzlich die Differentialzylinder 2, 3 zum Antrieb der Förderkolben beaufschlagen. Mit Beaufschlagung der Differentialzylinder 2, 3 zur Beschleunigung der Ansaugung kann durch die Zusatzhydraulikpumpe 6 die Ansaugung über die Hydraulikschaltung 4 verkürzt werden. Die gezeigte Hydraulikschaltung 4 verfügt über zwei Proportionalventile 12, 13, über welche sich die Antriebsleitungen 15, 16 zwischen den Differentialzylindern 2, 3 und der Haupthydraulikpumpe 5 regeln lassen. Mit der Verwendung von Proportionalventilen 12, 13 können die Differentialzylinder 2, 3 langsam zum Ausstoßen von vorkomprimierten Fördergut aus den Förderzylindern mit Hydraulikdruck beaufschlagt werden. Hierzu werden die Proportionalventile langsam geöffnet. Nach dem Ausstoßen von zu förderndem Gut aus den Förderzylindern können die Proportionalventile 12, 13 zudem langsam geschlossen werden, um einen sanften Übergang zwischen Ausstoßen und Ansaugung zu erreichen. Um die Vorkomprimierung zu beschleunigen kann die Zusatzhydraulikpumpe 6 über zwei Eilgangventile 17, 18 die Differentialzylinder 2, 3 mit Hydraulikdruck beaufschlagen. Hierbei werden zwei Rückschlagventile 10, 11 jeweils von der Zusatzhydraulikpumpe 6 aufgedrückt. Diese Rückschlagventile 10, 11 der Hydraulikschaltung 4 schließen sobald bei der Vorkomprimierung ein Druck ansteht, der höher ist als der von der Zusatzhydraulikpumpe 6 zur Verfügung gestellte Druck. Außerdem verfügt die Hydraulikschaltung 4 über zwei Rücklaufventile 19, 20, über welche der drucklose Rückfluss von Hydraulikfluid in einen Tank 21 freigegeben oder blockiert werden kann. Neben den Antriebsleitungen 15, 16 mit den Proportionalventilen 12, 13 verfügt die Hydraulikschaltung 4 über eine Abzweigung 22 in der ein Stromregelventil 14 angeordnet ist. Über zwei Schleichgangventile 23, 24 kann der über das Stromregelventil 14 begrenzte Hydraulikfluss der Haupthydraulikpumpe 5 so auf die Differentialzylinder 2, 3 des Differentialzylinderantriebs 1 unter Umgehung der Proportionalventile 12, 13 in den Antriebsleitungen 15, 16 beaufschlagt werden. Über ein Schaukelölzulaufventil 25 kann die Schaukelleitung 9, welche die Stangenseiten der Differentialkolben 7, 8 in den Differentialzylindern 2, 3 verbindet, mit Hydraulikfluid durch die Zusatzhydraulikpumpe 6 beaufschlagt werden. Dieses zusätzliche Schaukelöl kann außerdem über ein Schaukelölablaufventil 26 in Richtung des Tanks 21 abgelassen werden. Die Hydraulikschaltung 4 verfügt zudem vorzugsweise über zwei Druckmesser 26, 27, welche den Druck in den Antriebsleitungen 15, 16 vor den Differentialzylindern 2, 3 des Differentialzylinderantriebs 1 messen. Für den Notbetrieb verfügt die Hydraulikschaltung 4 außerdem über zwei Sensoren 29, 20 bzw. Initiatoren am Anschlag der Differentialkolben 7, 8 in den Differentialzylindern 2, 3. Weiterhin verfügt die Hydraulikschaltung 4 vorzugsweise über ein Wegemesssystem 31, 32 für jeden der beiden Differentialzylinder 2, 3.
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Mit der gezeigten Hydraulikschaltung 4 lässt sich die Kolbenpumpe über den Differentialzylinderantrieb 1 in folgenden zyklisch durchlaufenen Schritten antreiben:
- - Ansaugung von zu förderndem Gut mittels eines ersten Förderzylinders durch Antrieb des zugeordneten Differentialzylinders 2, 3 und gleichzeitiges Ausstoßen von zu förderndem Gut mittels eines zweiten Förderzylinders durch Antrieb des zugeordneten Differentialzylinders 2, 3,
- - Vorkomprimierung des angesaugten Gutes mittels des ersten Förderzylinders durch Antrieb des zugeordneten Differentialzylinders 2, 3 und gleichzeitiges Ausstoßen des Gutes mittels des zweiten Förderzylinders durch Antrieb des zugeordneten Differentialzylinders 2, 3,
- - Ausstoßen des Gutes mittels des ersten Förderzylinders durch Antrieb des zugeordneten Differentialzylinders 2, 3 und gleichzeitige Ansaugung von zu förderndem Gut mittels des zweiten Förderzylinders durch Antrieb des zugeordneten Differentialzylinders 2, 3,
- - Ausstoßen des Gutes mittels des ersten Förderzylinders durch Antrieb des zugeordneten Differentialzylinders 2, 3 und gleichzeitige Vorkomprimierung des angesaugten Gutes mittels des zweiten Förderzylinders durch Antrieb des zugeordneten Differentialzylinders 2, 3,
um eine kontinuierliche Förderung von Fördergut durch die Kolbenpumpe zu erreichen. Nach der Vorkomprimierung des angesaugten Gutes mittels eines Förderzylinders durch Antrieb des jeweils zugeordneten Differentialzylinders 2, 3 über die Hydraulikschaltung 4 kann zudem ein Ausstoßen des Gutes mittels des ersten und des zweiten Förderzylinders gleichzeitig durch parallelen Antrieb der zugeordneten Differentialzylinder 2, 3 erfolgen, bevor wieder eine Ansaugung von zu förderndem Gut mittels eines Förderzylinders durch Antrieb des jeweils zugeordneten Differentialzylinders 2, 3 über die Hydraulikschaltung 4 begonnen wird. Die zum Betrieb der Kolbenpumpe hierzu erforderlichen Ventilstellungen in der Hydraulikschaltung 4 werden anhand der 2-7 erläutert, welche die Hydraulikschaltung 4 gemäß 1 bei den einzelnen Schritten zeigen.
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Die in 2 gezeigten Schaltstellungen der Ventile in der Hydraulikschaltung 4 sorgen für eine Ansaugung von zu förderndem Gut mittels eines ersten Förderzylinders durch Antrieb des linken Differentialzylinders 2 und für ein gleichzeitiges Ausstoßen von zu förderndem Gut mittels eines zweiten Förderzylinders durch Antrieb des rechten Differentialzylinders 3. In den hier gezeigten Schaltstellungen versorgt die Haupthydraulikpumpe 5 den rechten Differentialzylinder 3 an der Kolbenseite mit Hydraulikfluid, um den zugeordneten Förderzylinder der Kolbenpumpe für den Ausstoß von Fördergut aus dem Förderzylinder anzutreiben. Hierzu ist das rechte Proportionalventil 13 in der rechten Antriebsleitung 16 geöffnet und die kolbenseitigen Wirkflächen des rechten Differentialkolbens 8 von der Haupthydraulikpumpe 5 hierdurch beaufschlagt. Über das geöffnete Schaukelölzulaufventil 25 wird der linke Differentialkolben 7 von der Zusatzhydraulikpumpe 6 zur Beschleunigung der Ansaugung von zu förderndem Fördergut zusätzlich beaufschlagt. Hierdurch wird der Förderkolben, welcher von dem linken Differentialzylinder 2 angetrieben wird bei der Ansaugung von zu förderndem Gut zusätzlich beschleunigt. Mit der Versorgung der stangenseitigen Kammer in den Differentialzylindern 2, 3 mit zusätzlichem Schaukelöl fährt der Kolben 7 des linken Differentialzylinders 2 bei dem Ansaugvorgang schneller zurück. Über das geöffnete linke Rücklaufventil 19 kann das hierdurch aus der Kolbenseite des Differentialzylinders 2 verdrängte Hydraulikfluid einfach in Richtung Tank 21 abfließen.
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Die 3 zeigt die Schaltstellungen der Ventile in der Hydraulikschaltung 4 bei einem nachfolgenden Schritt. Hier wird zur Vorkomprimierung des angesaugten Gutes mittels des ersten Förderzylinders der linke Differentialzylinder 2 angetrieben, während gleichzeitig der rechte Differentialzylinder 3 zum Ausstoß des Fördergutes mittels des zweiten Förderzylinders weiterhin angetrieben wird. In der hier gezeigten ersten Phase der Vorkomprimierung wird der linke Differentialzylinder 2 von der Zusatzhydraulikpumpe 6 und der Haupthydraulikpumpe 5 angetrieben, d.h. mit Hydraulikfluid beaufschlagt. Der linke Differentialzylinder 2 wird zur Vorkomprimierung von zu förderndem Gut in dem ersten Förderzylinder von der Hydraulikschaltung 4 durch die Zusatzhydraulikpumpe 6 über ein Rückschlagventil 10 der Hydraulikschaltung 4 und gleichzeitig durch die Haupthydraulikpumpe 5 über ein Stromregelventil 14 der Hydraulikschaltung 4 beaufschlagt. In dieser ersten Phase der Vorkomprimierung stellt die Zusatzhydraulikpumpe 6 über die Hydraulikschaltung 4 einen höheren Volumenstrom an Hydraulikfluid bei einem geringeren Druck gegenüber der Haupthydraulikpumpe 5 zum Antrieb des linken Differentialzylinders 2 zur Verfügung. Die Zusatzhydraulikpumpe 6 drückt hierbei das linke Rückschlagventil 10 auf, solange bei der Vorkomprimierung ein Druck ansteht, der niedriger ist als der von der Zusatzhydraulikpumpe 6 zur Verfügung gestellte Druck. Der linke Differentialzylinder 2 wird also bei der Vorkomprimierung von zu förderndem Gut in dem Förderzylinder von der Hydraulikschaltung 4 durch die Zusatzhydraulikpumpe 6 über das Rückschlagventil 10 beaufschlagt und zugleich durch die Haupthydraulikpumpe 5 über ein Stromregelventil 14 der Hydraulikschaltung 4 mit Hydraulikflüssigkeit angetrieben. Hierzu ist das linke Schleichgangventil 23 geöffnet, während das rechte Schleichgangventil 24 geschlossen ist. Das Öl von der Zusatzhydraulikpumpe 6 überwindet das Rückschlagventil 10 solange der Vorkomprimierungsdruck noch gering ist und der Öldruck der Zusatzhydraulikpumpe 6 an dem Rückschlagventil 10 größer ist als der sich während der Vorkomprimierung aufbauende Druck von der Haupthydraulikpumpe 5 im linken Differentialzylinder 2. Dadurch wird die Vorkomprimierung beschleunigt und die Vorkomprimierung kann abgeschlossen werden, bevor der rechte Differentialzylinder 3 beim Ausstoß von Fördergut aus dem zugeordneten Förderzylinder den Anschlag erreicht. Das Stromregelventil 14 sorgt in dieser Phase dafür, dass nur eine konstante minimale Hydraulikfluidmenge von der Haupthydraulikpumpe 5 für die Vorkomprimierung durch den linken Differentialzylinder 2 genutzt wird. Dadurch sind der Druckeinbruch des Hydraulikfluids und damit der Fördermengeneinbruch für den noch fördernden rechten Zylinder 3 minimal, wenn die Haupthydraulikpumpe 5 gleichzeitig zur Vorkomprimierung beiträgt. Während des Vorkomprimierens könnte auch über einen Regelalgorithmus die Haupthydraulikpumpe 5 nachgeregelt werden. Die für die Vorkomprimierung von der Haupthydraulikpumpe 5 entzogene Menge an Hydraulikfluid kann auch an der Haupthydraulikpumpe 5 nachgeregelt werden. Das Stromregelventil 14 beinhaltet vorzugsweise eine Druckwaage, damit bleibt die Druckdifferenz Δp über das Stromregelventil 14 immer konstant. Deshalb bleibt die über das Stromregelventil 14 fließende Menge immer konstant, unabhängig von der Höhe der Drücke vor und hinter dem Stromregelventil 14. Das in dieser Phase überschüssige Schaukelöl wird über das geöffnete Schaukelölablaufventil 26 zum Tank 21 abgeleitet. Um den Ablauf des überschüssigen Schaukelöls genau dosieren zu können, ist das Schaukelölablaufventil 26 vorzugsweise als Proportionalventil ausgebildet.
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Die 4 zeigt die Schaltstellungen der Ventile in der Hydraulikschaltung 4 bei einem nachfolgenden Schritt. Hier wird zur Vorkomprimierung des angesaugten Gutes mittels des ersten Förderzylinders der linke Differentialzylinder 2 weiterhin angetrieben, während gleichzeitig der rechte Differentialzylinder 3 zum Ausstoß des Fördergutes mittels des zweiten Förderzylinders auch angetrieben wird. In der hier gezeigten zweiten Phase der Vorkomprimierung wird der linke Differentialzylinder 2 nur von der der Haupthydraulikpumpe 5 angetrieben. Das linke Rückschlagventil 10 in der Hydraulikschaltung 4 schließt, da der bei der Vorkomprimierung entstehende Druck höher ist als der von der Zusatzhydraulikpumpe 6 zur Verfügung gestellte Druck. Die Zusatzhydraulikpumpe 6 trägt in dieser Phase nicht mehr zur Vorkomprimierung bei, da deren Hydraulikdruck ohnehin nicht ausreichen würde. Dies stellt den Übergang von der ersten Phase der Vorkomprimierung zur zweiten Phase der Vorkomprimierung dar. Die Haupthydraulikpumpe 5 erhöht jetzt weiter alleine den Druck in der kolbenseitigen Kammer des linken Differentialzylinders 2 während sie auch den rechten pumpenden Differentialzylinder 3 weiter versorgt. Während der zweiten Phase der Vorkomprimierung des angesaugten Gutes in dem einen Förderzylinder wird der linke Differentialzylinder 2 und zum gleichzeitigen Ausstoß des Gutes aus dem anderen Förderzylinders der rechten Differentialzylinder 3 über die Hydraulikschaltung 4 von der Haupthydraulikpumpe 5 mit Gleichdruck beaufschlagt. Zum Ende dieser zweiten Phase der Vorkomprimierung stellt sich hierdurch ein Gleichdruck in den beiden Differentialzylindern 2, 3 ein. Über die Druckmessung mit den Druckmessern 27, 28 wird zum Ende der Vorkomprimierung dieser Gleichdruck festgestellt, so dass im nächsten Schritt der Übergang in die nächste Phase erfolgen kann. Gleichzeitig erreicht damit auch der Vorkomprimierungsdruck den Förderleitungsdruck des Betons, weshalb ein Auslassschieber am Förderzylinder bei Gleichdruck an seiner Ein- und Auslassseite besser umgeschaltet werden kann. Das in dieser Phase überschüssige Schaukelöl wird über das geöffnete Schaukelölablaufventil 26 zum Tank 21 abgeleitet.
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Die 5 zeigt die Schaltstellungen der Ventile in der Hydraulikschaltung 4 bei einem nachfolgenden Schritt. Hier wird das linke Proportionalventil 12 in der linken Antriebsleitung 15 langsam geöffnet, um einen besonders sanften Übergang zwischen Vorkomprimierung und Ausstoßen des vorkomprimierten Fördergutes über den linken Differentialzylinder 2 zu realisieren. Gleichzeitig wird das rechte Proportionalventil 13 in der rechten Antriebsleitung 16 langsam geschlossen, sodass der rechte Differentialzylinder 3 den Pumpvorgang langsam beenden kann. In dieser Phase erfolgt ein Ausstoßen des Gutes mittels des ersten und des zweiten Förderzylinders gleichzeitig durch parallelen Antrieb des rechten 3 und des linken Differentialzylinders 2. Das in dieser Phase überschüssige Schaukelöl wird über das geöffnete Schaukelölablaufventil 26 zum Tank 21 abgeleitet.
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Die 6 zeigt die Schaltstellungen der Ventile in der Hydraulikschaltung 4 bei einem nachfolgenden Schritt. Hier ist der rechte Differentialzylinder 3 am Anschlag angekommen ist, was von dem vom Wegmesssystem 32 und alternativ vom Sensor 30 detektiert wird. Das rechte Proportionalventil 13 in der Antriebsleitung 16 des rechten Differentialzylinders 3 schließt jetzt, während das linke Proportionalventil 12 in der Antriebsleitung 15 des linken Differentialzylinders 2 vollständig geöffnet ist. Ab jetzt übernimmt der linke Differentialzylinder 2 den Pumpvorgang und die Förderung von Fördergut in die Förderleitung alleine und der rechte Differentialzylinder 3 geht in den Antrieb des Ansaugvorgangs für den zugeordneten Förderzylinder über.
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Die 7 zeigt die Schaltstellungen der Ventile in der Hydraulikschaltung 4 bei einem nachfolgenden Schritt. Die hier gezeigten Schaltstellungen der Ventile in der Hydraulikschaltung 4 sorgen für ein Ausstoßen von zu förderndem Gut mittels des ersten Förderzylinders durch Antrieb des linken Differentialzylinders 2 und für eine gleichzeitige Ansaugung von zu förderndem Gut mittels des zweiten Förderzylinders durch Antrieb des rechten Differentialzylinders 3. In den hier gezeigten Schaltstellungen versorgt die Haupthydraulikpumpe 5 den linken Differentialzylinder 2 an der Kolbenseite mit Hydraulikfluid, um den zugeordneten Förderzylinder der Kolbenpumpe für den Ausstoß von Fördergut aus dem Förderzylinder anzutreiben. Hierzu ist das linke Proportionalventil 12 in der linken Antriebsleitung 15 geöffnet und die kolbenseitige Wirkfläche des linken Differentialkolbens 7 wird von der Haupthydraulikpumpe 5 beaufschlagt. Über das geöffnete Schaukelölzulaufventil 25 wird der rechte Differentialkolben 8 von der Zusatzhydraulikpumpe 6 zur Beschleunigung der Ansaugung von zu förderndem Fördergut zusätzlich beaufschlagt. Hierdurch wird der Förderkolben, welcher von dem rechten Differentialzylinder 3 angetrieben wird bei der Ansaugung von zu förderndem Gut zusätzlich beschleunigt. Mit der Versorgung der stangenseitigen Kammer in den Differentialzylindern 2, 3 mit zusätzlichem Schaukelöl fährt der Kolben 8 des rechten Differentialzylinders 3 bei dem Ansaugvorgang schneller zurück. Über das geöffnete rechte Rücklaufventil 20 kann das hierdurch aus der Kolbenseite des Differentialzylinders 3 verdrängte Hydraulikfluid einfach in Richtung Tank 21 abfließen. Nach der Ansaugung von zu förderndem Gut mittels des zweiten Förderzylinders durch Antrieb des rechten Differentialzylinders 3 erfolgt anschließend analog über die Hydraulikschaltung 4 eine Vorkomprimierung im zweiten Förderzylinder.
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Mit 8 ist eine einfache Druckbegrenzungsschaltung 33 für Zusatzhydraulikpumpe 6 offenbart. Die hier gezeigte Druckbegrenzungsschaltung 33 verfügt über ein Druckbegrenzungsventil 34, dem ein Pilotventil 35 für hohen Druck nachgeschaltet ist. Über eine Umschaltung 36 kann ein Pilotventil 37 für niedrigen Druck genutzt werden, um den Hydraulikdruck der Zusatzhydraulikpumpe 6 zu begrenzen und überschüssiges Hydraulikfluid in Richtung Tank 21 abzuleiten. Die hier gezeigte Druckbegrenzungsschaltung 33 verfügt zudem über einen Hydraulikspeicher 38 dem eine Druckbegrenzung 39 nachgeschaltet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Differentialzylinderantrieb
- 2
- Differentialzylinder L
- 3
- Differentialzylinder R
- 4
- Hydraulikschaltung
- 5
- Haupthydraulikpumpe (A)
- 6
- Zusatzhydraulikpumpe (B)
- 7
- Differentialkolben L
- 8
- Differentialkolben R
- 9
- Schaukelleitung
- 10
- Rückschlagventil L (m)
- 11
- Rückschlagventil R (n)
- 12
- Proportionalventil L (a)
- 13
- Proportionalventil R (b)
- 14
- Stromregelventil (I)
- 15
- Antriebsleitung L
- 16
- Antriebsleitung R
- 17
- Eilgangventil L (c)
- 18
- Eilgangventil R (d)
- 19
- Rücklaufventil L (e)
- 20
- Rücklaufventil R (f)
- 21
- Tank
- 22
- Abzweigung
- 23
- Schleichgangventil L (g)
- 24
- Schleichgangventil R (h)
- 25
- Schaukelölzulaufventil (i)
- 26
- Schaukelölablaufventil (k)
- 27
- Druckmesser L (o)
- 28
- Druckmesser R (p)
- 29
- Sensor L (q)
- 30
- Sensor R (r)
- 31
- Wegemesssystem L (s)
- 32
- Wegemesssystem R (t)
- 33
- Druckbegrenzungsschaltung
- 34
- Druckbegrenzungsventil
- 35
- Pilotventil (hoher Druck)
- 36
- Umschaltung
- 37
- Pilotventil (niedriger Druck)
- 38
- Hydraulikspeicher
- 39
- Druckbegrenzung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 3749525 A [0003]
- US 3279383 A [0004]
- EP 2387667 B1 [0006]
- EP 3282124 A1 [0007]
- EP 0808422 B1 [0008]
