DE1703886C3 - Steueranordnung für eine druckmittelbetriebene alternierend arbeitende Doppelkolben-Pumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steueranordnung für eine druckmittelbetriebene alternierend arbeitende Doppelkolben-Pumpe zur Förderung von plastischen Massen wie Beton od. dgl., deren beide Förderkolben mit je einem eigenen Motorkolben mechanisch verbunden sind, während die Motorkolben einerseits untereinander über eine Verbindungsleitung hydraulisch gegenläufig gekoppelt und andererseits über ein Reservierventil an eine Druckmittelquelle angeschlossen sind, wpiterhin mit einem den jeweils arbeitenden Förderkolben mit einer abgehenden Förderleitung verbindenden Schieber, der von einem separaten doppelt wirkenden Arbeitszylinder angetrieben ist und mit einer mechanischen Abtasteinrichtung zur Endlagen-Abtastung der mit dem Förderkolben verbundenen Motorkolben.

Aus dem DT-Gbm 17 80 902 ist eine derartige Steueranordnung für eine hydraulische Kolbenpumpe bekannt, deren parallele Förderkolben durch Motorkolben-Paare angetrieben werden und mit ihnen durch Querjoche starr gekoppelt sind. Die Endlage des einen Querjoches wird beim Rückhub durch einen Nocken mit Wippe abgetastet und auf ein Steuergerät übertragen, welches die eigentliche hydraulische Umschaltung durchführt. Da die Wippenumschaltung beim Rückhub erfolgt, kann nicht gewährleistet werden, daß der im Arbeitshub befindliche andere Förderkolben zum Zeitpunkt der Steuergerät-Umschaltung auch tatsächlich seinen vollen Hub bereits ausgeführt hat. Dies ist ein Nachteil, weil durch Temperatureinflüsse und/oder Leckölverluste nach Ablauf einer bestimmten Betriebszeit trotz hydraulischer Rückkopplung zwischen den Motorzylindern sich eine Hysterese im Arbeitsspiel der Motorkolben einstellen wird.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei einer Steueranordnung der obengenannten Gattung sicherzustellen, daß der Schieber erst bei Beendigung des Saughubes des einen bzw. bei Beendigung des Förderhubes des anderen Kolbens umschaltet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Endlagen-Abtasteinrichtung jedes Motorkolbens je ein hydraulisches Drei/Zwei-Wege-Ventil als Vorsteuerventil gehört, das mechanisch mit seinem zugeordneten Motorkolben gekoppelt ist und jeweils bei Erreichen einer von beiden Kolben-Endlagen eine bestimmte von zwei entgegengesetzten Ventilstellungen einnimmt, daß die Druckversorgung- und Entleerungsleitungen beider Vorsteuerventile parallel geschaltet sind und deren gesteuerte Anschlüsse an jeweils eine Seite des Arbeitszylinders für den Schieber angeschlossen sind, und daß das Reversierventil hydraulisch über zwei Zuschaltventile betätigt wird, deren Eingangsleitungen an jeweils einem gesteuerten Anschluß der beiden Vorsteuerventile liegen.

Gemäß dieser Lösung ist an jeden Motorkolben ein separates Vorsteuerventil mechanisch angekoppelt und hydraulisch so geschaltet, daß eine Schieberumsteuerung und ferner ein neuer Arbeitshub erst dann erfolgen kann, wenn beide Arbeitskolben ihre Endlage erreichen.

Die mechanische Kopplung zwischen den Motorkolben und ihren zugeordneten Vorsteuerventilen kann mittels doppelt wirkender Schleppstangen erfolgen.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann in die zum Schieber-Arbeitszylinder führenden Leitungen ein Umsteuerventil zur wahlweisen Arbeitsrichtungsumkehr des Arbeitszylinders für den Schieber eingesetzt sein. Auf diese Weise ist es möglich, beispielsweise vor längeren Pausen unverbrauchtes Fördermaterial aus dem Abführungskanal zurückzusaugen.

Nachstehend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung der Steueranordnung für eine Doppelkolben-Pumpe bei Hubbeginn und

F i g. 2 eine ähnliche Darstellung, jedoch bei Hubende.

Die nachstehend beschriebene Steueranordnung für

eine hydraulische alternierend arbeitende Doppelkolben-Pumpe zur Förderung von plastischen Massen wie Beton od. dgi. besitzt zwei zusammenwirkende Pumpeneinheiten 14,15 mit je einem Motorkolben 14a bzw. 15a. Jeder dieser Motorkolben ist üi^r ein Rohr starr mit einem Förderkolben 146 bzw. 156 verbunden, und beide Förderkolben führen das zu fördernde breiige Material einer gemeinsamen Pumpenkammer 21a zu, in der sich ein als Umsteuerorgan wirkender Schieber 21 befindet, weicher den jeweils ansaugenden Förderkolben mit einem Vorratsbehälter und den jeweils ausstoßenden Förderkolben über einen Abführungskanal 19 mit einer nicht dargestellten Förderleitung verbindet. Ein hydraulisch wirkender Arbeitszylinder 22 steuert den Schieber 21 in nachstehend beschriebener Weise zwischen zwei Stellungen um.

Gemäß F i g. 1 wird der Motorkolben 14a von einer Hydraulikpumpe 30 über eine Leitung 41. ein Volumen-Regelventi! 48, eine Leitung 49, ein Reversierventil 57 sowie über eine Leitung 58 mit Drucköl versorgt. In ähnlicher Weise kann nacli Umschaltung des Reversierventils 57 der andere Motorkolben 15a über eine Leitung 59 mit Drucköl versorgt werden. Auf der Seite der beiden Motorkolben, weiche der Einmündung der Leitungen 58 und 59 gegenüberliegt, sind beide Motorkolben-Zylinder über eine Leitung 94 quer verbunden, welche über eine Leitung 54 an ein Überdruckventil 55 mit Leitung 56 zu einem ölsumpf 38 führt. Durch diese Querverbindungsleitung 94 wird erreicht, daß jeweils der den Arbeitshub ausführende Motorkolben den anderen Motorkolben im Leerhub zurückholt. Die Rückseiten der beiden Förderkolben 146 und 156 sind über Leitungen 82,83 an Kühlwasser od. dgl. angeschlossen.

Der Kolben 22a des Arbeitszylinders 22 ist über eine Kolbenstange 22c gelenkig mit einem Hebel 101 verbunden, welcher an die Mittelachse 216 des Schiebers 21 angreift. Die eine Seite des Kolbens 22a ist über Leitungen 68, 66, 88 mit einem Vorsteuerventil 77 und die andere Seite des Kolbens 22a über Leitungen 72 und 71 mit einem zweiten Vorsteuerventil 78 verbunden. Mittels eines in die Leitungen 66, 68 bzw. 71, 72 einbezogenen Umsteuerventils 67, welches über eine Schaltstange 100 manuell betätigbar ist, können die Druckversorgungs- und die Entleerungsleitung für den Arbeitszylinder 22 vertauscht und auf diese Weise ein dem Normalbetrieb entgegengesetzter Umkehrbetrieb erreicht werden. Im Umkehrbetrieb arbeitet der im Arbeitshub befindliche Motorkolben mit der Materialzufuhr und der auf dem Rückhub befindliche Motorkolben mit dem Abführungskanal 19 zusammen. Hierdurch wird vor Betriebspausen u. dgl. erreicht, daß die Doppelkolben-Pumpe das noch im Abführungskana! 19 sowie der angeschlossenen Förderleitung befindliche Material zurücksaugt und auf dem Wege über die Pumpenkammer 21a in die Materialzuführung drückt.

Das als Drei/Zwei-Wege-Ventil ausgebildete Vorsteuerventil 77 ist über eine doppelt wirkende Schleppstange 89 mechanisch mit dem Motorkolben 14a verbunden, und in ähnlicher Weise das Vorsteuerventil 78 über eine doppelt wirkende Schleppstange 93 mit dem anderen Motorkolben 15a. Mittels dieser Schleppsteuerung schaltet jeder Motorkolben sein zugeordnetes Vorsteuerventil an jedem Hubende aus seiner bisher eingenommenen Stellung in eine zweite Stellung um. Beide Vorsteuerventile 77 und 78 sind in hydraulischer Serienschaltung in die abwechselnd als Druckversorgungsleitung und als Entleerungsleitung wirkenden Leitungen 88. 66. 68. 72 und 71 des Arbeitszylinders 22 einbezogen. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß der mit dem Arbeitszylinder 22 gekoppelte Schieber 21 erst dann in seine andere Endlage umgeschaltet wird, wenn beide Motorkolben 14a und 15a ihre jeweilige Endlage erreichen und dabei ihr Vorsteuerventil 77 bzw. 78 umsteuern.

Das bereits erwähnte, der Hubrichtungsumkehr der Motorkolben 14a und 152 dienende Reversierventil 57 verbindet an Anschlüssen A und B die Leitungen 58, 59 abwechselnd mit Anschlüssen P bzw. T, welche über die bereits erwähnte Leitung 49 mit der Hydraulikpumpe 30 bzw. über eine Leitung 60 mit dem Sumpf 38 verbunden sind. Das Umschalten des Reversierventils 57 soll immer dann erfolgen, wenn der Arbeitszylinder 22 und damit der mechanisch angeschlossene Schieber 21 eine seiner beiden Endlagen erreicht hat. Zur Umschaltung des Reversierventils 57 dienende und gegen interne Federkraft öffnende Zuschaltventile 61 und 62 tasten Ober Leitungen 65 bzw. 70 den in den Leitungen 71 bzw. 66 herrschenden Druck ab, d.h. den beiderseits des Kolbens 22a im Arbeitszylinder 22 herrschenden Druck. Jedem der beiden Zuschaltventile 61, 62 ist ein Rückschlagventil 63 bzw. 64 parallelgeschaltet, damit ein freies Durchströmen des Hydrauliköls vom Reversierventil 57 her möglich ist. Das Rückschlagventil 63 öffnet immer dann, wenn das Reversierventil 57 vom Zuschaltventil 62 betätigt wird und gestattet das Vorbeiströmen des aus dem Reversierventil austretenden Öles am anderen Zuschaltventil 61. In ähnlicher Weise arbeitet Rückschlagventil 64.

Von der an die Hydraulikpumpe 30 angeschlossenen Druckleitung 41 zweigt eine Stichleitung 73 ab, die über ein Rückschlagventil zu einem Speicher 74 führt. Das Rückschlagventil verhindert den Rückstrom von öl aus dem Speicher in die Druckleitung 41. Vom Speicher 74 führt hinter dem Rückschlagventil eine Leitung 75 zu den jeweils ersten Öffnungen 76 und 79 der beiden Vorsteuerventile 77, 78, so daß deren beide erste Eingänge parallel zueinander an den Druck des Speichers 74 angeschlossen sind. In ähnlicher Weise sind die zweiten öffnungen 85 und 92 der beiden Vorsteuerventile 77, 78 parallel zueinander geschaltet und über eine Leitung 68 an den ölsumpf 38 angeschlossen. Eine jeweils dritte öffnung 87 und 91 der beiden Vorsteuerventile steht über die Leitungen 71 ... bzw. 88... mit der einen bzw. anderen Seite des Arbeitszylinders 22 in Verbindung, wie bereits erwähnt. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist in der einen Stellung (F i g. 1) der beiden Vorsteuerventile die erste Öffnung 79 vom Voi steuerventil 78, welche an den Speicner angeschlossen ist, mit der dritten öffnung 91 dieses Vorsteuerventils verbunden, während dessen zweite öffnung 92 gesperrt ist. Im gleichen Betriebszustand ist die erste öffnung 76 des anderen Vorsteuerventils 77, welche ständig mit dem Speicher verbunden ist, abgesperrt, während die dritte öffnung 87 dieses Vorsteuerventils mit dessen zweiter öffnung 85 verbunden ist, welche über Leitung 86 mit dem Sumpf 38 in Verbindung steht. Bei dem in F i g. 1 dargestellten Betriebszustand, wo die Pumpeneinheit 14 ihren Arbeitshub beginnt, ist also die in F i g. 1 rechts dargestellte Seite des Kolbens 22a mit Speicherdruck beaufschlagt, so daß der Schieber 21 stabil in seine in F i g. 1 dargestellte Endlage gedrückt wird.

Für die Beschreibung der Funktion der bisher beschriebenen Steueranordnung sei angenommen, daß die verschiedenen Ventile bzw. Schalter ihre in F i g. 1 dargestellte Aus-Stellung einnehmen und daß das Um-

Steuerventil 67 sich ebenfalls in seiner Normalstellung befindet. Bei dieser Lage liefert die Hydraulikpumpe 30 an ihrem Auslaß 34 einen Basisdruck, der auch am Eingang des Volumenregelventils 48 liegt, dieses aber wegen seiner Aus-Stellung nicht passieren kann. Dieser Basisdruck steht auch über die Stichleitung 73 am Ausgang des Rückschlagventils des Speichers 74, dessen Druck jedoch größer ist, so daß sein Rückschlagventil verschlossen bleibt. Der Druck im Speicher 74 wirkt über die Leitung 75, das Vorsteuerventil 78 sowie die Leitungen 71, 72 auf die rechte Seite des Kolbens 22a des Arbeitszylinders 22, und der Schieber 21 nimmt seine in F i g. I gezeigte Stellung ein. Unter diesen Voraussetzungen kann die Hydraulikpumpe 30 nur den Basisdruck aufrechterhalten, jedoch kein öl in das System pumpen, da ein zur Hydraulikpumpe gehöriger Regler über eine Meßleitung 35, ein Rückschlagventil 36, eine Verzweigung 46a sowie Öffnungen B und T eines Schaltventils 40 sowie eine Leitung 45 mit dem ölsumpf 38 verbunden und daher drucklos ist.

Vor Betätigung der beiden Pumpeneinheiten 14 und 15 muß zunächst das Schaltventil 40 durch Betätigung eines Schalters 44 in seine in F i g. 2 gezeigte Stellung umgeschaltet werden. Durch dise Umschaltung werden die Öffnungen P und B sowie die Öffnungen T und A des Schaltventils 40 miteinander verbunden, so daß der Druck in der Leitung 41 über eine Leitung 39c, ein T-Stück 39a und eine Leitung 396 über das Schaltventil 40 und eine Leitung 46 auf einen hydraulischen Schalter 47 des Volumenregelventils 48 gelangt und dieses in seine in F i g. 2 dargestellte Betriebsstellung umschaltet. Der Druck an der Öffnung B des Schaltventils 40 wirkt außerdem auf den Ausgang des Rückschlagventils 36 und schließt dieses. Dadurch sowie durch die inzwischen erfolgte Umschaltung des Schaltventils 40 wird die Meßleitung 35 vom ölsumpf 38 abgetrennt.

Wenn nach dem Öffnen des Volumenregelventils 48 die Leitung 49 unter Druck steht, wirkt dieser Druck über eine Meßleitung 27 mit darin befindlicher Drosselstelle 26 unmittelbar auf die Meßleitung 35, und der Druck vor dem Volumenregelventil 48 wird über die Meßleitung 39c. T-Stück 39a und Meßleitung 39 ebenfalls abgetastet, und die festgestellte Druckdifferenz wird in den Regler der Hydraulikpumpe 30 eingegeben, damit der erforderliche Druckwert gehalten werden kann. Die in das System über die Druckleitungen 41 und 49 abströmende Fördermenge wird außerdem mit Hilfe eines Handreglers 50 auf den gewünschten Wert eingestellt. Außerdem reduziert die Drosselstelle 26 nach Abschaltung der Pumpeneinheiten 14, 15 die ölumlaufmenge im System, damit das Drucköl aus der Hydraulikpumpe 30 in erster Linie zum ölsumpf und erst dann in das System, abfließen kann. Zu dieser Zeit ist übrigens auch das Rückschlagventil 51 offen und läßt öl über eine Drosselstelle 25 und die Leitung 53 in die Leitung 54, 94 und auf diese Weise zur Rückseite der Motorkolben 14a, 15a der Pumpeneinheiten gelangen, so daß dort immer ein gewisser Vordruck herrscht. Die Arbeitsweise der Steueranordnung und der Doppelkolbenpumpe während des Arbeitshubes von Motorkolben 14a mit Förderkolben 146 ist anfangs in Verbindung mit F i g. 1 bereits ausführlich beschrieben worden. Während dieses Arbeitshubes, in dessen Verlauf der andere Motorkolben 15a mit Förderkolben 15b einen Saughub ausführt, ist der Kolben 22a des Arbeitszylinders 22 für den Schieber 21 in seiner in F i g. 1 dargestellten Endlage durch den in der Leitung 72 anstehenden Öldruck aus dem Speicher 74 fest verriegelt. Bei Erreichen ihrer jeweiligen Endlage stoßen die beiden Motorkolben 14a und 15a gegen je einen Anschlag 89a bzw. 936 ihrer jeweiligen Schleppstange 89 bzw. 93 und schalten damit die Vorsteuerventile 77 und 78 in ihre in F i g. 2 dargestellte Stellung um. Jetzt steht Leitung 66 unter dem Druck des Speichers 74, während die bisher mit Druck beaufschlagte Leitung 86 mit dem ölsumpf 38 verbunden und drucklos wird. Der Kolben 22a des Arbeitszylinders kann sich jetzt in F i g. 2 nach rechts bewegen und den Schieber 21 in seine in F i g. 2 dargestellte Lage umschalten, in welcher die Pumpeneinheit 14 mit der Fördermittelzuführung und die Pumpeneinheit 15 mit dem Abführungskanal 19 verbunden wird. Während der Bewegung des Kolbens 22a für den Schieber hat der in der Leitung 66 herrschende und über die Leitung 65 vom Zuschaltventil 61 abgetastete Druck noch keinen zur Umschaltung des Reversierventils 57 ausreichenden Druckwert, so daß zunächst noch die Leitung 58 unter dem Druck der Hydraulikpumpe 30 steht und die Leitung 59 — wegen ihrer Verbindung mit dem ölsumpf 38 — drucklos ist. Das bedeutet, daß die Motorkolben 14a und 15a sich während der Schwenkbewegung des Schiebers 21 noch nicht wieder in Bewegung setzen können. Der über die Leitung 65 vom Zuschaltventil 61 abgetastete Druck erreicht nämlich erst dann einen ausreichenden Wert, wenn sich der Schieber 21 (im Normalfall) in seiner entsprechenden Endlage bzw. (im Ausnahmefall) in Anlage an einem im Fördergut befindlichen Stein oder Festkörper befindet. Wesentlich für die gewünschte Funktion der Pumpeneinheiten ist, daß der Pumpvorgang erst dann wieder aufgenommen wird, wenn sich (im Normalfall) der Schieber 21 in seiner in F i g. 2 gezeigten Stellung befindet. In dieser Stellung liegt er an einem nicht dargestellten Anschlag an, so daß der Druck auf der Vorderseite des Kolbens 22a stark ansteigt. Dieser erhöhte Druck wird über die Leitung 65 abgetastet und führt nunmehr dazu, daß das Zuschaltventil 61 das Reversierventil 57 in die in F i g. 2 dargestellte Lage umschaltet, in welcher die Leitung 59 in Druckverbindung mit dei Hydraulikpumpe 30 steht und die Leitung 58 entlastet ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Steueranordnung für eine druckmittelbetriebene alternierend arbeitenden Doppelkolben-Pumpe zur Förderung von plastischen Massen wie Beton od. dgL deren beide Förderkolben mit je einem eigenen Motorkolben mechanisch verbunden sind, während die Motorkolben einerseits untereinander über eine Verbindungsleitung hydraulisch gegenläufig gekoppelt und andererseits über ein Reservierventil an eine Druckmittelquelle angeschlossen sind, weiterhin mit einem den jeweils arbeitenden Förderkolben mit einer abgehenden Förderleitung verbindenden Schieber, der von ein°m separaten doppelt wirkenden Arbeitszylinder angetrieben ist, und mit einer mechanischen Abtasteinrichtung zur Endlagen-Abtastung der mit dem Förderkolben verbundenen Motorkolben, dadurch gekennzeichnet, daß zur Endlagen-Abtasteinrichtung jedes Motorkolbens (14a, 15a) je ein hydraulisches Drei/Zwei-Wege-Ventil als Vorsteuerventil (77, 78) gehört, das mechanisch mit seinem zugeordneten Motorkolben gekoppelt ist und jeweils bei Erreichen einer von beiden Kolben-Endlagen eine bestimmte von zwei entgegengesetzten Ventilstellungen einnimmt, daß die Druckversorgung- und Entleerungsleitungen beider Vorsteuerventile parallel geschaltet sind und deren gesteuerte Anschlüsse (87, 91) an jeweils eine Seite des Arbeitszylinders (22) für den Schieber (21) angeschlossen sind, und daß das Reversierventil (57) hydraulisch über Zuschaltventile (61, 62) betätigt wird, deren Eingangsleitungen (65, 70) an jeweils einem gesteuerten Anschluß der beiden Vorsteuerventile (77,78) liegen.

2. Steueranordnung nach An3pruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Vorsteuerventil (77, 78) mittels einer doppelt wirkenden Schleppstange (89, 93) mit seinem zugeordneten Motorkolben (14a, 15a) gekoppelt ist.

3. Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die zum Arbeitszylinder (22) führenden Leitungen (71, 72 und 66, 68) ein Umsteuerventil (67) zur wahlweisen Arbeitsrichtungs-Umkehr des Arbeitszylinders (22) für den Schieber (21) eingesetzt ist.

4. Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechempfindlichkeit der Zuschaltventile (61,62) einstellbar ist.

5. Steueranordnung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Zuschaltventil (61, 62) ein Rückschlagventil (63, 64) zugeordnet ist, dessen Durchlaßöffnung der Strömungsrichtung für das Zuschaltventil entgegengesetzt ist.

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